在芯片設(shè)計(jì)中，UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用異步接收/發(fā)送器）模塊是一個(gè)非常重要的外設(shè)模塊。

UART模塊負(fù)責(zé)處理芯片與外部設(shè)備之間的異步串行通信，廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)、微控制器和通信設(shè)備中。本文將詳細(xì)介紹芯片設(shè)計(jì)中的UART模塊及其關(guān)鍵技術(shù)。

一、UART 模塊的基本原理

UART 模塊主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)異步串行通信，它包括一個(gè)發(fā)送器（TX）和一個(gè)接收器（RX）。發(fā)送器將內(nèi)部并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)，并按照一定的時(shí)序和速率發(fā)送到外部設(shè)備；接收器則從外部設(shè)備接收串行數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，供內(nèi)部系統(tǒng)使用。

UART 模塊的工作原理如下：

并行數(shù)據(jù)輸入：將內(nèi)部并行數(shù)據(jù)輸入到 UART 模塊。

數(shù)據(jù)位處理：UART 模塊將并行數(shù)據(jù)的每個(gè)位進(jìn)行處理，如添加起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位等。

串行發(fā)送：將處理后的數(shù)據(jù)位按照一定的時(shí)序和速率發(fā)送給外部設(shè)備。

串行接收：從外部設(shè)備接收串行數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)位處理：UART 模塊對(duì)接收到的并行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位等。

并行數(shù)據(jù)輸出：將處理后的并行數(shù)據(jù)輸出到內(nèi)部系統(tǒng)。

二、UART 模塊的關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)據(jù)位：UART 模塊支持不同的數(shù)據(jù)位，如 5 位、6 位、7 位或 8 位。數(shù)據(jù)位決定了通信速率和傳輸效率。

停止位：UART 模塊支持不同的停止位，如 1 位、2 位或 3 位。停止位用于標(biāo)識(shí)一個(gè)數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。

校驗(yàn)位：UART 模塊支持不同的校驗(yàn)位，如奇校驗(yàn)、偶校驗(yàn)、高位校驗(yàn)等。校驗(yàn)位用于檢測(cè)數(shù)據(jù)傳輸過程中的錯(cuò)誤。

波特率：波特率是指每秒鐘傳輸?shù)奈粩?shù)，它決定了通信速率。UART 模塊需要根據(jù)外部設(shè)備的波特率進(jìn)行配置。

中斷處理：UART 模塊支持中斷處理，如接收中斷、發(fā)送中斷等。中斷處理可以提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和響應(yīng)速度。

雙向通信：UART 模塊支持雙向通信，既可以發(fā)送數(shù)據(jù)，也可以接收數(shù)據(jù)。

三、UART 模塊在芯片設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

在芯片設(shè)計(jì)中，UART 模塊廣泛應(yīng)用于各種嵌入式系統(tǒng)、微控制器和通信設(shè)備中。例如，在智能手機(jī)、平板電腦、路由器等設(shè)備中，UART 模塊用于與外部傳感器、顯示器、Modem 等設(shè)備進(jìn)行通信。此外，UART 模塊還可以與其他通信接口（如 I2C、SPI、CAN 等）配合使用，實(shí)現(xiàn)更豐富的功能。

UART 模塊是芯片設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要外設(shè)模塊，它負(fù)責(zé)處理異步串行通信。通過掌握 UART 模塊的基本原理和關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)人員可以為芯片提供高效、可靠的通信功能。





審核編輯：劉清