UART 技术解析
一、核心概念
通用异步收发器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种采用异步通信、全双工模式的串行数据传输协议。其硬件接口内置独立通信规则，无需外部时钟同步。
二、物理连接
设备A 设备B TXD --------- RXD RXD --------- TXD GND --------- GND⚠️交叉连接原则：发送端（TXD）必须对接接收端（RXD），电源地（GND）需共地。
三、通信特性
| 模式 | 数据线数量 | 通信方向 |
|---|---|---|
| 单工 | 1 | 固定单向（如广播） |
| 半双工 | 1 | 双向分时（对讲机模式） |
| 全双工 | 2 | 双向实时（电话模式） |
四、数据传输原理
LSB 优先
数据 $b_0b_1...b_7$ 的发送顺序为：$b_0 \rightarrow b_1 \rightarrow \cdots \rightarrow b_7$
示例：数据A6（二进制10100110）发送序列：
$$0 \rightarrow 1 \rightarrow 1 \rightarrow 0 \rightarrow 0 \rightarrow 1 \rightarrow 0 \rightarrow 1$$串行 vs 并行
- 串行：单线逐位传输，抗干扰强，成本低
- 并行：多线同时传输，速率高，成本高
五、帧结构时序
▷ 起始位：1 bit 低电平
▷ 数据位：5~9 bits（含 LSB）
▷ 停止位：1~2 bits 高电平
六、差错检测
| 校验类型 | 校验位值 | 数据规则 |
|---|---|---|
| 奇校验 | 1 | $\sum(\text{数据位}1) \mod 2 = 0$ |
| 偶校验 | 0 | $\sum(\text{数据位}1) \mod 2 = 1$ |
| 无校验 | - | 不检测 |
七、参数配置格式
波特率 数据位 校验 停止位
示例：
9600 8 N 1：波特率9600，8位数据，无校验，1位停止115200 8 O 1：波特率115200，8位数据，奇校验，1位停止
▷波特率：$bps = \frac{f_{osc}}{12 \times (256 - TH1) \times 2^{SMOD}}$
八、寄存器配置
SCON（98H）
bit 名称 功能 B7 SM0/FE 工作模式选择/帧错误检测 B6 SM1 工作模式选择 B4 REN 接收使能（1=允许） B1 TI 发送中断标志（需软件清零） B0 RI 接收中断标志（需软件清零） 波特率计算
定时器1（8位自动重装模式）：
$$TH1 = 256 - \frac{2^{SMOD} \times f_{osc}}{32 \times 12 \times bps}$$
示例：$f_{osc}=11.0592MHz, bps=9600, SMOD=0$ 时：
$$TH1 = 256 - \frac{1 \times 11.0592 \times 10^6}{32 \times 12 \times 9600} \approx 253$$
