USART 协议详解
USART协议
USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter，通用同步/异步收发器)
一、基本概念
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全称：Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter
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中文：通用同步/异步收发器
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作用：实现串行通信，常用于 MCU 与外设（如传感器、蓝牙模块、PC等）之间的数据传输。
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特点：
- 支持同步 & 异步模式（常用异步）
- 全双工通信（可同时收发）
- 点对点通信（一般一对一）
二、通信原理
2.1同步与异步
1.异步模式
- 发送方和接收方只需约定 波特率（如 9600bps、115200bps）。
- 接收方通过起始位的下降沿来对齐时钟，然后按照约定的波特率采样数据。
- 优点：少一根线（只需 TX、RX）。缺点：长时间无跳变可能失步，需要起始位/停止位和合适的波特率。
2.同步模式
2.2异步通信帧结构
异步通信帧结构通常采用 8 位或 9 位数据长度，其中 8 位因与字节对齐、便于处理 ASCII 字符和数据包而成为最常用配置 —— 典型代表即 “8N1”（8 位数据 + 无校验 + 1 停止位）。
以 8 位数据 + 无校验 + 1 停止位为例
| 字段 | 位数 | 电平/值 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 起始位 | 1 | 低电平 (0) | 标志帧开始，触发接收方采样 |
| 数据位 | 8 | D0 ~ D7 | **先发 LSB（***先发 D0（最低位）→ 接收方先收到的是数据的“低位”* ），后发 MSB |
| 校验位 | 0 | - | 无校验（None）通常校验方式：奇偶校验 |
| 停止位 | 1 | 高电平 (1) | 标志帧结束，线路恢复空闲状态 |
2.3硬件结构和硬件连接
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硬件结构
- 发送器（Transmitter） ：并行数据 → 移位寄存器 → 串行发送
- 接收器（Receiver） ：串行输入 → 移位寄存器 → 并行输出
- 内部有 波特率发生器（Baud Rate Generator）
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硬件连接
- 设备 A 的 TXD → 设备 B 的 RXD
- 设备 A 的 RXD ← 设备 B 的 TXD
- GND ↔ GND 必须共地
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