UART使用异步模式工作,不需要时钟信号,其一般格式为:起始位+数据位+校验位+停止位。其中起始位1位,数据位5~8位,校验位0或1位,停止位1、1.5或2位。不过最常用的格式是1位起始位、8位数据位、没有奇偶校验、1位停止位,简记为8/N/1。
8/N/1格式的时序图如下:

空闲时数据线上规定为逻辑1。
开始传输数据时先发送起始位,规定为逻辑0,接收端会检测这个下降沿,以便之后开始采样接收数据。
起始位之后是数据位,规定先发送最低位,即LSB First。因为UART没有时钟信号,故使用波特率来确定每一位的长度,不过为保证检测的准确性,实际采样频率会高于波特率,一般每一位会进行若干次采样,取中间的采样值作为这一位的结果。
奇偶校验位一般不使用。
停止位一般使用1位,规定为逻辑1,除了表示传输结束外,停止位还可以起到时钟同步的作用。
需要注意的是,这里的逻辑0并不一定是0V,这与使用的电平标准有关。对于TTL电平而言,逻辑0是0V,逻辑1是高电平(一般为3.3V或5V);对于RS-232电平而言,逻辑0是3V~15V,逻辑1是-3~-15V。
以晶振频率11.0592M为时钟的芯片为例,实现波特率为9600BPS的串口通信(即传输一个位需要1/9600秒),定时时间=定时器计数值*机器周期=定时器计数值*12/晶振频率,现在定时时间为1/9600秒,定时器计数值=定时时间*晶振频率/12=110592/1152=96
补充:机器周期表示执行一条cpu指令所需时间,时钟周期是1/晶振频率,一个机器周期一般由多个时钟周期组成,比如51单片机的一个机器周期由12个时钟周期组成。
- #define TM0_FLAG 0 //设传输标志位
- #define RXD P1_0 //通过P1_0 IO脚来模拟RXD功能引脚
- #define TXD P1_1 //通过P1_0 IO脚来模拟TXD功能引脚
-
- /* 计数器及中断初始化 */
- void S2INI(void)
- {
- TMOD |= 0x02; //计数器0,方式2
- TH0 = 0xA0; //预值为256-96=140,十六进制A0
- TL0 = TH0;
- TR0 = 0; //在发送或接收才开始使用
- TF0 = 0;
- ET0 = 1; //允许定时器0中断
- EA = 1; //中断允许总开关
- }
- /* 从串口读一个字符 */
- uchar RByte()
- {
- uchar Output = 0;
- uchar i = 8;
- TR0 = 1; //启动Timer0
- TL0 = TH0;
- WaitTF0(); //等过起始位
-
- //发送8位数据位
- while(i--)
- {
- Output >>= 1;
- if(RXD) Output |= 0x80; //先收低位
- WaitTF0(); //位间延时
- }
- while(!TM0_FLAG)
- {
- if(RXD) break; //收到结束位
- }
- TR0 = 0; //停止
- Timer0
- return Output;
- }
-
- /* 往串口写一个字节 */
- void WByte(uchar input)
- {
- uchar i = 8;
- TXD = (bit)0; //发送启始位
- WaitTF0();
-
- //发送8位数据位
- while(i--)
- {
- TXD = (bit)(input & 0x01); //先传低位
- WaitTF0();
- input = input >> 1;
- }
-
- TXD = (bit)1; //发送结束位
- WaitTF0();
- }
-
- /* 中断1处理程序 */
- void IntTimer0() interrupt 1
- {
- TM0_FLAG = 1; //设置标志位。
- }
- /* 查询传输标志位 */
- void WaitTF0( void )
- {
- while(!TM0_FLAG);
- TM0_FLAG = 0; //清标志位
- }