UART 波形

Posted 2022-02-04 bobuddy

先介绍一些概念。

起始位:先发出一个逻辑”0”的信号，表示传输数据的开始。

校验位：数据位加上这一位后，使得“1”的位数应为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)，以此来校验数据传送的正确性。就比如传输“A”(01000001)为例。 (字符‘A’的二进制是 0100 0001)

当为奇数校验：”A”字符的8个bit位中有两个1,那么奇偶校验位为1才能满足1的个数为奇数(奇校验)。
当为偶数校验：”A”字符的8个bit位中有两个1,那么奇偶校验位为0才能满足1的个数为偶数(偶校验)。 
此位还可以去除，即不需要奇偶校验位。 
停止位：它是一帧数据的结束标志。可以是1bit、1.5bit、2bit的空闲电平。可能大家会觉得很奇怪，怎么会有1.5位~没错，确实有的。所以我在生产此uart信号时用两个波形点来表示一个bit。这个可以不必深究。。。 

空闲位：没有数据传输时线路上的电平状态。为逻辑1。 
传输方向：即数据是从高位(MSB)开始传输还是从低位(LSB)开始传输。比如传输“A”(字符‘A’的二进制是 0100 0001)

如果是MSB那么就是0100 0001（如图-2），如果是LSB那么就是10000010

uart传输数据的顺序就是：刚开始传输一个起始位——传输数据位——校验位(可不需要此位)——停止位。

这样一帧的数据就传输完了。接下来接着像这样一直传送。在这里还要说一个参数。 
帧间隔:即传送数据的帧与帧之间的间隔大小，可以以位为计量也可以用时间(知道波特率那么位数和时间可以换算)。比如传送”A”完后，这为一帧数据，再传”B”，那么A与B之间的间隔即为帧间

实验：

用串口工具发送0XD6，即二级制 1101 0110 ，在示波器上如此显示。

串口设置：波特率9600，停止位1位，无奇偶校验位。

在示波器上，最左边一个低电平表示0，起始位；然后依次是0110 1011，正好和发送的数据最高位和最低位反过来。如下图。

这就是所谓的LSB.

________传输方向：即数据是从高位(MSB)开始传输还是从低位(LSB)开始传输

再来个例子：用串口发送0x75,就是二进制 0111 0101，如下图所示。

串口设置：波特率9600，停止位1位，无奇偶校验位。

同理，最左侧的为起始位，低电平0, 然后LSB传输。 1010 1110依次传输到示波器。

第三个例子：用串口发送0x75,就是二进制 0111 0101，

串口设置：波特率9600，停止位1位，奇校验。

奇校验就是要保证这一帧里的所有BIT 有1的数为奇数，0x75已经有5个1了，所以奇偶校验位为0即可。如下图所示。

同理，如果为偶校验，那么最后一位应该是高电平1，就会有6个1，以此保证所有的1的数量为偶数。

最后，连发发送两个16进制数据0x75(0111 0101) 0x6B (0110 1011) 低位在前，高位在后

串口设置：波特率9600，停止位1位，无奇偶校验位。

 绿色代表起始位，橙色代表停止位，绿色和橙色中间的是8个数据位，也就是一个字节。所以8N1格式传输一个字节需要发送10bit。
要根据波形读字节的时候，首先找到停止位和起始位，在停止位和起始位的中间就是一个字节。串口收发一般都是LSB即低位优先，所以起始位后第一个bit传输的是该字节的最低位。比如传输字符’A’，也即0x41，二进制为0100 0001，起始位后第一位传输的是1，然后是0，依次是0,0,0,0,1,0，从起始位开始读就是10000010，把数据转换为高位在前，就是01000001，也即0100 0001，转换为十六进制是0x41，对应ASKII码就是字符’A’。
所以要从波形读出一个字节，就两步：先找到该字节起始位和停止位，然后从停止位向着起始位，一位一位的读出数据换成十六进制或ASKII码即可。



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