UART协议

一、UART协议

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种串行、异步、全双工的通信协议，通常用于短距离、低速的数据传输。UART协议不需要外部时钟信号，只需要使用一个引脚用于数据的发送和接收。UART通信的原理是将传输数据的每个二进制位一位接一位地传输，每个数据包包含起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等信息。

在UART协议中，发送端和接收端需要事先约定好通信的一些参数，如波特率、数据位数、奇偶校验方式等。发送端按照这些参数将要发送的数据转换成二进制位序列，并添加起始位、奇偶校验位和停止位等信息，然后通过单个引脚将这些数据序列发送给接收端。接收端按照事先约定好的参数解析接收到的数据，去掉起始位、奇偶校验位和停止位等信息，最终得到原始数据。

UART协议适用于很多嵌入式系统中，例如对于传感器数据采集、控制器与执行器之间的通信等场景。UART协议具有简单、易于实现、低成本等优点，但传输速度比较慢，适用于短距离、低速的数据传输。

二、下面给出一个使用C语言编写的UART协议的详细例程，该例程可以在嵌入式系统中实现UART通信功能。

#include "uart.h"  // 包含UART的驱动程序

void uart_config(UART_TypeDef* UARTx, uint32_t baud_rate, uint32_t data_bits, uint32_t stop_bits)
{
    uint32_t usart_div;

    // 使能USART时钟
    enable_uart_clock(UARTx);

    // 根据波特率计算分频系数USARTDIV
    usart_div = SystemCoreClock / baud_rate;
    UARTx->BRR = usart_div;

    // 配置数据位和停止位
    if (data_bits == 8) {
        UARTx->CR1 |= USART_CR1_M;  // 配置为8位数据长度
    } else if (data_bits == 9) {
        UARTx->CR1 &= ~USART_CR1_M;  // 配置为9位数据长度
        UARTx->CR1 |= USART_CR1_M0;
    }

    if (stop_bits == 1) {
        UARTx->CR2 &= ~USART_CR2_STOP;  // 配置为1个停止位
    } else if (stop_bits == 2) {
        UARTx->CR2 |= USART_CR2_STOP_1;  // 配置为2个停止位
    }

    // 允许发送和接收
    UARTx->CR1 |= USART_CR1_TE | USART_CR1_RE;
}

void uart_sendByte(UART_TypeDef* UARTx, uint8_t data)
{
    while (!(UARTx->SR & USART_SR_TXE));  // 等待发送缓冲区为空
    UARTx->DR = (data & 0xFF);  // 发送一个字节数据
}

uint8_t uart_receiveByte(UART_TypeDef* UARTx)
{
    while (!(UARTx->SR & USART_SR_RXNE));  // 等待接收缓冲区非空
    return (UARTx->DR & 0xFF);  // 获取接收到的字节数据
}

该例程实现了UART通信的配置函数uart_config()、发送函数uart_sendByte()和接收函数uart_receiveByte()。在使用此例程时，仅需调用uart_config()函数进行UART配置，然后调用uart_sendByte()函数就可以向外部设备发送数据，使用uart_receiveByte()函数就可以从外部设备接收数据。

这是一个简单的UART例程，针对不同的具体场景和需求，还需要进行更加详细的配置和调试，确保UART通信的稳定和可靠。