【FPGA】UART通信协议

UART通信协议

UART ( universal asynchronous receiver-transmitter）是一种采用异步串行通信方式的通用异步收发传输器;它在发送数据时将并行数据转换成串行数据来传输，在接收数据时将接收到的串行数据转换成并行数据。UART串口通信需要两根信号线来实现，一根用于发送，另外一根接收。

1. 协议层

数据格式：
UART协议一帧数据由4部分组成：

• 起始位（1bit）
• 数据位（6/7/8bit)
• 奇偶校验位（1bit）
• 停止位（1bit/1.5bit/2bit）
  
  当处于空闲状态时，总线为高电平，表示当前无数据进行传输；要发送数据时，首先将总线拉低，然后按照数据格式以低位在前，高位在后方式进行传输，发送完后随即将总线拉高。

这里拓展几种串口校验方式：
无校验（no parity）：不使用校验。
奇校验（odd parity）：如果数据位中“1”的数目是偶数，则校验位为“1”，如果“1”的数目是奇数，校验位为“0”。
偶校验（even parity）：如果数据为中“1”的数目是偶数，则校验位为“0”，如果为奇数，校验位为“1”。
mark parity：校验位始终为1（不常用）。
parity：校验位始终为0（不常用）。

传输速率
串口通信的速率用波特率表示，它表示每秒传输二进制数据的位数,单位是bit/s (位/秒)，简称bps;
常用的波特率有9600、19200、38400、57600以及115200等。

2. 接口

在UART通信中，两个UART直接相互通信，发送UART将来自CPU等控制设备的并行数据转换为串行形式，并将其串行发送到接收UART，接收UART然后将串行数据转换回接收设备的并行数据，此过程主要由2个接口完成：

• TX - 数据发送接口
• RX - 数据接受接口
• GND - 接地
  

3. 物理层

串口电平标准:

• TTL电平的串口(3.3V)
• RS232电平的串口(+5 ~ +12V为低电平，-12 ~ -5V为高电平)

串口按电气标准分包括:

• RS-232-C:TXD/RXD/GND、15米/9600bps
• RS-422:TX+/TX-/RX+/RX-/GND
• RS485:A/B/G、1200米/9600bps