UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)
UART 是一种通用的异步串行通信接口，是嵌入式系统中最基础、最常用的通信方式。严格来说，UART 是一种硬件电路（外设），而不是像 Modbus 或 CAN 那样的网络协议，但常被指代为一种通信接口。
协议概述
- 物理层：通常 2 根信号线 + 地线。
- TX (Transmit)：发送端，接对端的 RX。
- RX (Receive)：接收端，接对端的 TX。
- GND：共地（必须连接）。
- 架构：点对点（Point-to-Point）。
- 异步：没有时钟线，双方约定好波特率 (Baud Rate) 进行通信。
- 电平标准：
- TTL：MCU 引脚直接输出（0V / 3.3V 或 5V）。
- RS-232：工业标准电平（负逻辑，±12V），传输距离更远。
帧结构
UART 数据帧由起始位、数据位、校验位和停止位组成：
Start Data (5-9 bits) Parity Stop
┌───┬───────────────────┬───────┬───────┐
│ 0 │ D0 D1 ... D7 │ P │ 1/2 │
└───┴───────────────────┴───────┴───────┘- 起始位：逻辑 0，标志传输开始。
- 数据位：通常 8 位 (1 byte)，低位在前。
- 校验位：奇偶校验（可选）。
- 停止位：逻辑 1，标志传输结束（1 位或 2 位）。
优缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 最简单：仅需 2 根线，几乎所有 MCU 都支持。 | 速度慢：通常不超过 1 Mbps。 |
| 成本低：无需额外芯片（TTL 电平下）。 | 点对点：标准 UART 只能连接两个设备。 |
| 调试方便：可直接连接 PC 查看打印信息。 | 时钟误差：双方波特率必须精确匹配，否则乱码。 |
典型应用
- 调试打印：
printf输出调试信息。 - 模块通信：GPS 模块、蓝牙模块、Wi-Fi 模块 (ESP8266)。
- 上位机通信：通过 USB 转 TTL 芯片与电脑通信。