通用異步收發(fā)傳輸器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），通常稱作UATR串口通信，是一種異步收發(fā)傳輸器。將數(shù)據(jù)由串行通信與并行通信間做傳輸轉(zhuǎn)換，作為并行輸入稱為串行輸出的芯片。UART串口通信是一種通用串行數(shù)據(jù)總線，用于異步通信。該總線雙向通信，可以實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸和接收。
UART作為異步串口通信協(xié)議的一種，工作原理是將傳輸數(shù)據(jù)的每一個(gè)字符一位一位地傳輸。其中每一位（bit）的意義如下：
起始位：先發(fā)出一個(gè)邏輯“0”的信號(hào)，表示傳輸字符開始。
數(shù)據(jù)位：緊接著起始位之后。數(shù)據(jù)位的個(gè)數(shù)可以是4、5、6、7、8等，構(gòu)成一個(gè)字符。通常采用ASCII碼。從最低位開始傳送，靠時(shí)鐘定位。
奇偶校驗(yàn)位：數(shù)據(jù)位加上這一位后，使得“1”的位數(shù)應(yīng)為偶數(shù)（偶校驗(yàn)）或奇數(shù)（奇校驗(yàn)），以次來校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳送的正確性。
停止位：它是一個(gè)字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率也就越慢。
空閑位：處于邏輯“1”狀態(tài)，表示當(dāng)前線路上沒有數(shù)據(jù)傳輸。
如下圖所示：
（1）發(fā)送數(shù)據(jù)過程
空閑狀態(tài)，線路處于高電平；當(dāng)收到發(fā)送指令后，拉低線路的一個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間T，接著數(shù)據(jù)按低位到高位依次發(fā)送，數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后，接著發(fā)送奇偶校驗(yàn)位和停止位，一幀數(shù)據(jù)發(fā)送完成。
（2）數(shù)據(jù)接收過程：
空閑狀態(tài)，線路處于高電平；當(dāng)檢測(cè)到線路的下降沿（高電平變?yōu)榈碗娖剑r(shí)說明線路有數(shù)據(jù)傳輸，按照約定的波特率從低位到高位接收數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)接收完畢后，接著接收并比較奇偶校驗(yàn)位是否正確，如果正確則通知后續(xù)設(shè)備接收數(shù)據(jù)或存入緩沖。
由于UART是異步傳輸，沒有傳輸同步時(shí)鐘，為了保證數(shù)據(jù)的正確性，UART采用16倍數(shù)據(jù)波特率的時(shí)鐘進(jìn)行采樣。每個(gè)數(shù)據(jù)有16個(gè)時(shí)鐘采樣，取中間的采樣值，以保證采樣不會(huì)滑碼或誤嗎。一般UART一幀的數(shù)據(jù)位數(shù)為8，這樣即使每個(gè)數(shù)據(jù)有一個(gè)時(shí)鐘的誤差，接收端也能正確地采樣到數(shù)據(jù)。
UART的接收數(shù)據(jù)時(shí)序?yàn)椋寒?dāng)檢測(cè)到數(shù)據(jù)的下降沿時(shí)，表明線路上有數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，這是計(jì)數(shù)器CNT開始計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器為24=16+8時(shí)，采樣的值為第0位數(shù)據(jù)；當(dāng)計(jì)數(shù)器的值為40時(shí)，采樣的值為第一位數(shù)據(jù)，依次類推，進(jìn)行后面6個(gè)數(shù)據(jù)的采樣。如果需要進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，則當(dāng)計(jì)數(shù)器的值為152時(shí)，采樣的值即為奇偶位；當(dāng)計(jì)數(shù)器的值為168時(shí)，采樣的值為“1”表示停止位，數(shù)據(jù)接收完成。
一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的10位異步串行通信協(xié)議（1個(gè)起始位、1個(gè)停止位和8個(gè)數(shù)據(jù)位）收發(fā)時(shí)序，如下圖所示：
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