通用异步接收器/发送器，通常称为UART，是一种广泛应用于嵌入式领域的串行、异步、全双工通信协议。

UART 通道有两条数据线。每个设备上都有一个 RX 引脚和一个 TX 引脚（RX 用于接收，TX 用于发送）。每个设备的 RX 引脚都连接到另一个设备的 TX 引脚。请注意，没有共享时钟线！这是通用异步接收方发送方的“异步”方面。

UART作为一种异步串行通信协议，其工作原理是逐位传输传输数据的每个二进制位。在UART通信协议中，当信号线上的状态为高时，代表“1”，当信号线上的状态为低时，代表“0”。

例如，当采用UART通信协议传输一字节数据时，信号线上会产生八种高低电平组合。

每次通信开始时，发送方发送一个逻辑“0”信号（VOL），表示传输字符的开始。由于总线空闲时为高电平，因此在开始通信时先发送一个与空闲状态明显不同的信号，即VOL。

起始位之后是我们要传输的数据。数据位可以是5、6、7、8、9位等组成一个字符（通常是8位）。如ASCII码（7位）、扩展BCD码（8位）。首先发送最低位，最后发送最高位。用低电平 表示“0”，高电平表示“1”，完成数据位的传输。

将该位添加到数据位后，“1”位的个数应为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以验证数据传输的正确性。校验位实际上就是调整数，串口校验分为几种方式：

无奇偶校验

奇校验：如果数据位中“1”的个数为偶数，则奇偶校验位为“1”，如果“1”的个数为奇数，则奇偶校验位为“0”。

偶校验：如果数据中“1”的个数为偶数，则奇偶校验位为“0”，如果数据中“1”的个数为奇数，则奇偶校验位为“1”。

标记奇偶校验：校验位始终为1（不常用）。

奇偶校验：奇偶校验位始终为0（不常用）。

它是字符数据的结束标记。它可以是 1 位、1.5 位或 2 位 VOH。由于数据在传输线上是定时的，并且每个设备都有自己的时钟，所以在通信时两个设备之间很可能会出现小的不同步。因此停止位不仅表示传输的结束，而且还为计算机提供了纠正时钟的机会。停止位越多，数据传输越稳定，但数据传输速度越慢。

在协议层中，规定了数据包的内容，由起始位、主要数据、校验位和停止位组成。双方的数据包格式必须约定一致，才能正常发送和接收数据。

例如mavlink协议

由于异步通信中没有时钟信号，因此两个通信设备需要就波特率达成一致。常见的有4800、9600、115200等。

通讯起始和停止信号：串行通讯的数据包从起始信号开始，以停止信号结束。数据包的起始信号用逻辑0的数据位表示，数据包的停止信号可以用0.5、1、1.5或2个逻辑1的数据位表示，只要双方同意即可。

数据校验：有效数据后有一个可选的数据校验位。由于数据通信比较容易受到外界干扰，导致传输数据出现倾斜，可以在传输过程中添加校验位来解决这个问题。校验方式有奇校验、偶校验、0校验（空格）、1校验（标记）、无奇偶校验。

奇校验要求有效数据和奇偶校验位中“1”的数量为奇数。

例如，8位有效数据为01101001，共有4个“1”。如果校验位为“1”，则最后发送的数据为8位有效数据加1位校验位，共9位。偶校验和奇校验的要求正好相反。要求帧数据中“1”的个数和奇偶校验位均为偶数，如数据帧：11001010，此时数据帧中“1”的个数为4个，因此偶校验位为“0”。0校验表示无论有效数据的内容是什么，校验位始终为“0”，1校验表示校验位始终为“1”。

以下是您在使用 UART 时可能遇到的一些错误

帧错误

UART 状态和控制寄存器将指示各种状态条件，包括与传输相关的错误状态。了解此协议可以更轻松地理解错误状态。其中包括帧错误，当接收器在预期位时间没有看到停止位时就会发生帧错误。如果在预期停止位时数据线未处于预期的高状态（取决于设置 UART 的数据和奇偶校验位的数量），则 UART 将发出帧错误信号。

奇偶校验错误

仅当 UART 处于奇偶校验模式时才会引发奇偶校验错误。在奇偶校验模式下，会发送一个额外位来保存所有传输数据位的奇偶校验（偶数或奇数）。如果数据位有错误（1 代表 0 或 0 代表 1），则奇偶校验位将错误，并且将抛出指定错误的错误。

溢出错误

当接收器在下一个字符到达之前不进行处理（从输入缓冲区中删除一个字符）时，就会发生溢出错误。

中断条件

中断条件不一定是错误。当接收器输入处于逻辑低状态超过一定持续时间（通常超过一个字符时间）时，就会发生这种情况。对于接收者来说，它看起来像是一个带有帧错误的全零字符。这是针对软件复位电路的黑客攻击。在python代码中，可以看到reset是通过发送break来触发的。这会将数据线拉低足够长的时间，以便将 MCLR 拉低并使电路板复位。

线数

您可能想知道，这三种通信方式中哪一种最好？是 UART、I2C 还是 SPI？

不幸的是，不存在“最好的”通信外围设备。每个通信外设都有其自身的优点和缺点。

因此，用户应该选择最适合自己项目的通信外设。例如，如果您想要最快的通信外设，SPI 将是理想的选择。另一方面，如果用户想要连接多个设备而又不想太复杂，I2C将是理想的选择，因为它最多可以连接127个设备并且易于管理。