探索串行通讯技术：UART与校验码深度分析

小蓝

2024 年 02 月 19 日

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探索串行通讯技术中的UART（通用异步接收/发送器）及校验码，是电子通信领域的基础。UART技术允许电子设备通过串行方式进行数据交换，广泛应用于计算机、通信设备和微控制器之间的数据传输。校验码则用于保证数据传输的正确性和完整性。

UART通讯协议简介

UART协议是一种简单的串行通信协议，它定义了数据格式和速率。在UART通讯中，数据以串行形式传输，即数据位依次一位位地传送，这对于资源有限的系统非常有用。UART通信包括三个主要部分：起始位、数据位、停止位，有时还会包括可选的奇偶校验位。

起始位：每次传输开始时的信号，用于通知接收方数据开始传输。
数据位：实际要传输的数据，通常是7或8位。
停止位：标志数据传输结束的位，可以是1位或2位。
校验位（可选）：用于错误检测，可以是奇校验或偶校验。

校验码原理与应用

校验码是通信技术中用于检测数据在传输过程中是否发生错误的一种机制。最常见的校验码包括奇偶校验、循环冗余校验（CRC）等。

奇偶校验：通过确保数据中1的数量为奇数（奇校验）或偶数（偶校验），来检测单个位的错误。
CRC校验：更复杂但检错能力更强，它通过将数据视为一个多项式，并用另一个固定的多项式除以这个数据多项式，得到的余数就是CRC校验码。在接收端重复这个过程，如果余数不为零，则表明数据在传输过程中发生了错误。

UART与校验码的结合应用

在实际应用中，UART通讯经常与校验码结合使用，以提高数据传输的可靠性。例如，通过在UART传输的数据包中加入CRC校验码，可以有效检测并纠正数据在传输过程中的错误。这种方法在需要高可靠性传输的场合非常有用，如在嵌入式系统、工业控制、远程传感器网络等领域。

总结

UART是一种基础但非常重要的串行通信技术，它的简单性使其在低成本和低功耗的应用场合非常受欢迎。而校验码则是确保数据传输可靠性的关键技术。通过合理地设计和应用校验码，可以显著提高数据通信过程中的错误检测和纠正能力，从而保证通信的准确性和可靠性。在设计串行通信系统时，应充分考虑UART的配置和校验码的选择，以满足特定应用的需求。