UART傳輸時序

　　UART用一條傳輸線將數據一位位地順序傳送，以字符為傳輸單位

　　通信中兩個字符間的時間間隔多少是不固定的， 然而在同一個字符中的兩個相鄰位間的時間間隔是固定的

　　數據傳送速率用波特率來表示， 指單位時間內載波參數變化的次數， 或每秒鐘傳送的二進制位數

　　如每秒鐘傳送240個字符， 而每個字符包含10位（1個起始位， 1個停止位， 8個數據位）， 這時的波特率為2400Bd

　　傳輸時序如下圖

　　在UART中，信號線上共有兩種狀態， 分別用邏輯1（高電平）和邏輯0（低電平）來區分

　　在空閑時， 數據線應該保持在邏輯高電平狀態

　　其中各位的意義如下

　　起始位（Start Bit）： 先發出一個邏輯0信號， 表示傳輸字符的開始

　　數據位（Data Bits）： 可以是5~8位邏輯0或1. 如ASCII碼（7位）， 擴展BCD碼（8位）小端傳輸

　　校驗位（Parity Bit）： 數據位加上這一位后， 使得1的位數應為偶數（偶校驗）或奇數（奇校驗）

　　停止位（Stop Bit）： 它是一個字符數據的結束標志。 可以是1位、1.5位、2位的高電平

　　空閑位： 處于邏輯1狀態， 表示當前線路上沒有資料傳送

　　uart接口的時序分析

　　1、串行數據的格式

　　異步串行數據的一般格式是：起始位+數據位+停止位，其中起始位1 位，數據位可以是5、6、7、8位，停止位可以是1、1.5、2位。

　　起始位是一個值為0的位，所以對于正邏輯的TTL電平，起始位是一位時間的低電平；停止位是值為1的位，所以對于正邏輯的TTL電平，停止位是高電平。線路路空閑或者數據傳輸結束，對于正邏輯的TTL電平，線路總是1。對于負邏輯（如RS-232電平）則相反。

　　例如，對于16進制數據55aaH，當采用8位數據位、1位停止位傳輸時，它在信號線上的波形如圖1（TTL電平）和圖2（RS-232電平）所示。 （先傳第一個字節55，再傳第二個字節aa，每個字節都是從低位向高位逐位傳輸）

　　圖1 TTL電平的串行數據幀格式（55aah）

　　圖2 RS-232電平的串行數據幀格式（55aah）

　　2、根據波形圖計算波特率

　　如圖3是圖1在示波器中的顯示示意，其中灰色線是示波器的時間分度線，此時假設是200us/格。

　　圖3 波特率計算示意圖

　　可以看了，第一個字節的10位（1位起始位，8位數據位和1位停止位）共占約1.05ms，這樣可計算出其波特率約為：

　　10bit / 1.05ms X 1000 ≈ 9600 bit/s

　　如果上圖中的時間軸是100us/格，同樣可以計算出波特率應是19200bit/s。

　　當通訊不正常，又能觀察到波形時，就可根據上述方法，從波形圖計算一下波特率是否正確。

　　3、根據波形圖判斷RS-485收發數據的正確與否

　　RS-485是一種半雙工的串行通訊方式（RS-422為全雙工），485電平芯片所以要正確接收和發送數據，必需保證控制信號和數據的同步，否則要么發送數據丟失，要么接收數據可能丟失。RS-485發送數據時的正確時序如圖4所示。

　　圖4 RS-485的正確發送數據時序

　　在圖4中，發送控制信號的寬度基本與數據信號的寬度一致，所以能保證發送數據的正確和發送后及時轉為接收。

　　圖5 和圖6 分別是控制信號太短和控制信號太長的情況。

　　圖5 RS-485控制信號太短時的時序

　　圖6 RS-485控制信號太長時的時序

　　在圖5中，由于控制信號關閉過早，則第二個字節的后兩位將發送錯誤；在圖6中，由于控制信號關閉過遲，使485芯片在發送數據后，不能及時轉到接收狀態，此時總線若有數據過來，則本單元將不能正確接收。

　　總結：只要掌握上述波形分析方法，任何異步串行數據的接收和發送問題，基本都可以得到解決。