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Uart 模型和协议

UART 是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C 数据终端设备接口，这样计算机就可

以和调制解调器或其它使用 RS-232C 接口的串行设备通信了。作为接口的一部分，UART 还提供以下功能：

将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行数据转换为字节，供计算机内部使用并

行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启

停标记，并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是串行设备）。可以处理计算机

与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART 还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的 UART 是 16550，它

可以在计算机需要处理数据前在其缓冲区内存储 16 字节数据，而通常的 UART 是 8250。现在如果您购买一个内置的调制解调

器，此调制解调器内部通常就会有 16550 UART。

1.UART 协议的工作特点

1.1 数据采样

UART 协议是实现设备之间低速数据通信的标准协议。因发送时不需同时发送时钟，故此协议为异步。UART 链接典型为 38

400，9600 波特。

如图 1，UART 字符格式为 1 个起始位，5~8 个数据位，1 个地址位或奇偶位(可选)，1 个停止位。

由于接收器、发送器异步工作，无需联接接收和发送时钟。接收器采取对输入数据流高度采样方式，通常采样为16，并根据

采样值确定位值。按惯例，使用 16 个采样值的中间三个值。

1.2 UART 帧区分

UART 一参数 MAX-IDL，用来设置空闲字符的多少。一旦一字符在线上被接收，UART 控制器开始计数接收到的空闲字符。

若下一数据字符接收前，一MAX-IDL 多个空闲字符被接收，则产生空闲时间，缓冲区被关闭。顺次对CPU32+核心发出一中断

请求，要求从缓冲区接收数据。因此，MAX-IDL 给 UART 模式提供一区分帧的便利方法。

空闲字符按以下公式计算其位数：1(起始)+数据长度(5，6，7，8)+1(若奇偶校验被使用)+停止位(1)。例如，1 个(起始)，8 位

数据，无校验，1 个停止位，则空闲字符 MAX-IDL 为 10 位。

1.3 UART 地址识别

多站系统中，网络上可能会有两个以上的站，每个站有一特定的地址。图2 为此种结构的两个示例。由许多字符构成的帧可

被广播，其第一字符做为目的地址。为实现此功能，UART 帧被扩展一位，以区别地址字符和正常数据字符。

UART 可被设置为操作于一多站环境，此环境下，支持以下两种模式：

自动多站模式当地址于两个预置值之一相匹配时，UART 控制器自动检查到来地址字符，接收随后的数据。

非自动多站模式 UART 控制器接收所有数据。一地址字符总被写入一新缓冲区。

综上所述，UART 协议采取一种通过数据采样来确定位值的机理，具有简单准确的定帧模式，而且广泛用于多站系统中，具

有自动多站和非自动多站两种模式，来区分地址和数据。

2.几种重要寄存器

在嵌入式开发中，对寄存器的理解和正确配置至关重要。对MPC860 的 UART 协议，有几个重要寄存器，它们是：管足配置

寄存器、波特率配置寄存器、通信处理命令寄存器、SCC 通用模式寄存器、发送和接收缓冲区描述器、UART 的特定参数、SC

C 协议专用模式寄存器、SCC 协议事件寄存器、UART 屏蔽寄存器。

管足配置寄存器一般是针对收、发两根管足，有开漏寄存器、数据寄存器、数据方向寄存器，它们可被设置为具有串行信道

输出的能力和被设置为输入输出口。波特率配置寄存器负责把波特率指向所用的串口和配置波特率大小。通信处理命令寄存器

主要用于判断命令的发出是否和阻止传送。SCC 通用模式寄存器主要用于协议的选择和传输格式的配置。发送和接收缓冲区描

述器主要用于收发数据和判断接收的是地址还是数据，数据的错误情况等。UART 的特定参数用来部分初始化 UART。SCC 协

议专用模式寄存器主要用于设置 UART 处于自动多站和非自动多站模式。事件寄存器主要用于判断是收中断还是发中断。屏蔽

寄存器主要用于收、发使能。

因此，对 UART 协议来说，上面几种寄存器是很重要的，它们主要完成波特率配置，协议的选择，收发判断处理等。

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