深入了解UART与RTS/CTS流控制
深入了解UART与RTS/CTS流控制
本文主要介绍UART的CTS/RTS工作原理及其使用方法。在串行通信领域，UART（通用异步收发传输器）是最常用的通信协议之一。为了确保数据传输的可靠性和效率，UART协议引入了多种流控制机制，其中RTS/CTS流控制是最常见和重要的一种。本文将深入探讨UART RTS/CTS流控制的工作原理及其应用场景。
一、什么是UART？
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种用于异步串行通信的硬件模块或集成电路。它在许多嵌入式系统、计算机和通信设备中广泛应用。UART的主要功能是将并行数据转换为串行数据进行传输，或将接收到的串行数据转换为并行数据供处理器使用。
UART原理图
二、UART的特点
UART具有以下特点：
异步通信：UART在数据传输过程中，不需要发送方和接收方共享时钟信号。这意味着UART通信是异步的，数据的传输依赖于预定义的波特率（Baud Rate）。波特率表示每秒钟传输的比特数，是发送方和接收方需要事先约定的参数。
全双工通信：UART支持全双工通信，即发送和接收可以同时进行。
硬件流控：UART支持硬件流控，通过RTS（Request To Send）和CTS（Clear To Send）信号来控制数据传输的速率，避免数据溢出。
简单易用：UART接口简单，通常只需要3根线（TX、RX和GND）即可实现基本的串行通信。
三、UART的工作原理
UART在数据传输过程中，不需要发送方和接收方共享时钟信号。这意味着UART通信是异步的，数据的传输依赖于预定义的波特率（Baud Rate）。波特率表示每秒钟传输的比特数，是发送方和接收方需要事先约定的参数。工作时需将两个UART的TX和RX交叉连接，若需要使用流控则将RTS和CTS交叉连接。
四、UART的时序分析
UART的数据传输过程包括起始位、数据位、可选的校验位和停止位。具体时序如下：
起始位：一个逻辑低电平（0），表示传输的开始。
数据位：8位或9位数据，低位在前，高位在后。
可选的校验位：奇偶校验位，用于错误检测。
停止位：一个或两个逻辑高电平（1），表示传输的结束。
UART的时序图如下：
UART时序图
五、RTS/CTS流控制
RTS/CTS流控制是一种硬件流控机制，用于控制数据传输的速率，避免数据溢出。其工作原理如下：
RTS信号：发送方通过RTS信号通知接收方准备接收数据。
CTS信号：接收方通过CTS信号响应发送方，表示已经准备好接收数据。
数据传输：当接收方的CTS信号有效时，发送方开始传输数据。
流控机制：如果接收方的缓冲区已满，接收方会将CTS信号置为无效，阻止发送方继续传输数据，直到接收方处理完部分数据并释放缓冲区空间。
RTS/CTS流控制的时序图如下：
RTS/CTS流控制时序图
六、总结
UART是一种广泛应用于嵌入式系统和通信设备的异步串行通信协议。通过RTS/CTS流控制机制，UART能够实现可靠的数据传输，避免数据溢出。理解UART的工作原理和流控制机制对于嵌入式系统开发人员来说至关重要。