第2章 UART设备驱动开发

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）也常被称为串口。UART作为异步串口通信协议的一种，工作原理是将传输数据的每个字符一位接一位地传输。UART是在应用程序开发过程中使用频率最高的数据总线。在嵌入式设计中，UART常用于主机与辅助设备通信，如嵌入式设备与外接模块（Wi-Fi、蓝牙模块等）的通信，嵌入式设备与PC监视器的通信，或用于两个嵌入式设备之间的通信。

UART串口属于字符设备的一种，它的硬件连接也比较简单，只要两根传输线就可以实现双向通信：一根线（TX）发送数据，另一根线（RX）接收数据。

UART串口通信有几个重要的参数，分别是波特率、起始位、数据位、停止位和奇偶检验位，对于两个使用UART串口通信的端口，这些参数必须匹配，否则通信将无法正常完成。UART串口传输的数据格式如图2-1所示。

图2-1 UART串口传输的数据格式

从图2-1中可以看出，数据格式包含起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。

对UART串口通信参数的解释如下。

❏起始位：表示数据传输的开始，电平逻辑为“0”。

❏数据位：数据位通常为8bit的数据（一个字节），但也可以是其他大小，例如5bit、6bit、7bit，表示传输数据的位数。

❏奇偶校验位：用于接收方对接收到的数据进行校验，校验一个二进制数中“1”的个数为偶数（偶校验）或奇数（奇校验），以此来校验数据传送的正确性，使用时也可以不需要此位。

❏停止位：表示一帧数据的结束，电平逻辑为“1”。

❏波特率：串口通信时的速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位数来表示，其单位为bit/s。常见的波特率值有4800、9600、14400、38400、115200等，数值越大数据传输越快，波特率为115200表示每秒传输115200位数据。

本章内容基于UART v2.0版本的UART框架和驱动进行讲解，涵盖UART层级结构和驱动开发步骤、创建并操作UART设备、处理串口中断、增加串口DMA模式，以及驱动配置与验证。