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### UART技术概述与关键知识点 #### 一、UART基本概念 **UART**(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)即通用异步收发传输器，是一种常用的串行通信协议，主要用于计算机和外围设备之间的数据交换。本手册针对的是由赛普拉斯半导体公司(Cypress Semiconductor Corporation)发布的关于UART的数据手册，该手册特别适合于初学者学习。 #### 二、UART的主要特点 1. **异步接收器和发送器**：UART支持独立的接收和发送功能，能够同时进行双向通信。 2. **数据格式**：UART支持的数据格式符合标准的RS-232串行数据格式，包括1个起始位、8个数据位、可选的奇偶校验位以及1个停止位。 3. **高传输速率**：UART支持的最高传输速率为6Mbits/秒，这使得它能够在较短时间内完成大量数据的传输。 4. **错误检测机制**：UART具有奇偶校验、过速错误检测和帧错误检测等功能，确保了数据传输的准确性。 5. **中断支持**：UART支持根据接收器寄存器满或者发送缓冲区空的状态触发中断，便于及时处理数据传输过程中的异常情况。 6. **高级API支持**：除了基础的API之外，UART还提供了一系列高级API，用于支持后台命令接收和字符串打印等复杂操作。 #### 三、UART的工作原理 UART用户模块实现了一种串行接收发送器，其工作原理主要包括以下几个方面： 1. **硬件组成**：UART由TX(发送器)和RX(接收器)两部分组成，它们各自拥有独立的控制寄存器、状态寄存器、可编程中断等。 2. **数据格式**：UART支持的数据位格式包括1个起始位、8个数据位、可选的奇偶校验位以及1个停止位。这些位构成了一个完整的数据帧。 3. **奇偶校验**：UART支持三种不同的奇偶校验方式：无校验、偶校验和奇校验。这种方式有助于检测传输过程中可能出现的数据错误。 4. **时钟同步**：UART的时钟由RX部分和TX部分共享，所选定的时钟频率必须是所需数据位速率的8倍，以确保每个数据位都能在正确的时钟周期内被正确地发送或接收。 5. **初始化与配置**：UART可以通过PSoC Designer设备编辑器进行初始化和配置，包括设置奇偶校验、中断使能等参数。 6. **数据传输**：当检测到起始位时，UART会启动8分频的位时钟，并在每个时钟周期的中间采样接收数据。接收到的数据会被存储在缓冲器中，等待进一步处理。 #### 四、UART的应用场景 由于UART具备较高的传输速率和丰富的错误检测机制，因此广泛应用于各种嵌入式系统中，例如： 1. **PC与外设通信**：常见的如串口连接鼠标、键盘等。 2. **嵌入式系统开发**：在嵌入式开发板之间或者嵌入式开发板与PC机之间进行数据传输。 3. **远程控制**：通过UART可以实现对远程设备的控制和监控。 4. **物联网(IoT)**：在物联网设备中，UART常用于设备间的数据交换和通信。 #### 五、高级API支持 1. **高层API**：为了简化用户的编程工作，UART提供了高级API，如发送和接收函数等。 2. **缓冲区管理**：高级API通常还包括缓冲区管理功能，如自动填充发送缓冲区、读取接收缓冲区中的数据等。 3. **后台命令接收与字符串打印**：通过高级API，可以方便地实现后台命令的接收以及字符串的打印功能。 #### 六、UART在PSoC系列芯片中的应用 赛普拉斯半导体公司的PSoC系列芯片集成了UART功能，用户可以通过配置PSoC Designer软件中的相应模块来实现UART的功能。PSoC芯片提供了丰富的资源，包括数字资源、模拟资源等，以便于用户根据实际需求灵活配置。 UART作为一种成熟的异步串行通信协议，在各种应用场景中发挥着重要作用。通过深入理解其工作原理和技术特点，可以帮助开发者更好地利用UART实现高效可靠的数据传输。