1.UART和USART的区别？

UART：即通用异步收发器，只支持异步通信。
USART：即通用同步异步收发器，既支持同步通信，又支持异步通信。

（1）硬件方面

时钟信号：UART不需要外部时钟信号，靠波特率发生器生成时钟。USART在同步模式下需要外部提供时钟信号，用于同步数据传输。

引脚需求：UART通常只需数据线和地线等基本引脚。USART在同步通信时，除了数据线，还需要时钟线来传输时钟信号。

（2）数据传输方面

数据帧结构：UART数据帧一般由起始位、数据位、校验位和停止位组成，结构相对固定。USART的数据帧结构更灵活，数据位可配置为5-9位，停止位可选择1-2位。

传输速率：UART数据传输速率相对较低，通常在115200bps以下。USART由于支持同步通信，数据传输速率较高，通常可高达2Mbps。

传输模式：UART采用异步传输模式，发送方和接收方没有公共时钟，依靠约定的波特率来保持数据同步。USART有同步和异步两种传输模式。

2.UART要配置那些参数？

（1）波特率

定义：指单位时间内传输的二进制位数，常见有9600bps、115200bps等。

作用：发送方和接收方需设置相同波特率，确保数据位的采样和发送频率一致，实现正确的数据传输。

（2）数据位

定义：指每次传输数据的位数，一般有5位、6位、7位、8位或9位。

作用：决定了一次能传输的有效数据量，与被传输的数据类型和协议相关，如ASCII码常用7位或8位数据位。

（3）校验位

定义：用于数据传输校验，有奇校验、偶校验、无校验等方式。

作用：奇校验保证数据位和校验位中“1”的个数为奇数，偶校验则为偶数。接收方通过校验判断数据是否传输错误。

（4）停止位

定义：表示数据帧结束的标志位，位数可为1位、1.5位或2位。

作用：使接收方有时间处理数据并准备接收下一帧数据，不同通信设备可能需要不同的停止位设置。

（5）流控制

定义：用于协调数据发送方和接收方的速率，有硬件流控制（RTS/CTS）和软件流控制（XON/XOFF）。

作用：硬件流控制通过RTS、CTS信号控制数据传输；软件流控制用特定字符（如XON、XOFF）通知对方暂停或继续发送数据，防止数据丢失。

3.UART通信时序？

（1）空闲状态

在没有数据传输时，UART的数据线处于高电平状态，代表逻辑“1”，此时总线处于空闲状态。

（2）起始位

当发送方准备发送数据时，首先会将数据线拉低，产生一个逻辑“0”信号，持续时间为一个波特周期，以此来表示数据传输的开始，接收方检测到这个下降沿后，就知道有数据要传输了。

（3）数据位

起始位之后是要传输的数据位，数据位可以是5位、6位、7位、8位或9位等，具体位数由通信双方事先约定。

数据位按照低位在前、高位在后的顺序依次发送，每个数据位的持续时间也是一个波特周期。

（4）校验位

校验位紧跟在数据位之后，用于验证数据传输的正确性，可选奇校验、偶校验、0校验、1校验或无校验。

若采用奇校验，会保证数据位和校验位中“1”的个数为奇数；

若为偶校验，则保证“1”的个数为偶数。校验位的持续时间同样为一个波特周期。

（5）停止位

停止位位于数据帧的末尾，用于表示一帧数据的结束，通常为逻辑“1”，可以是1位、1.5位或2位，其持续时间相应为一个、一个半或两个波特周期。

停止位的作用是给接收方提供一个数据接收完成的标志，同时也为双方的时钟同步提供一个短暂的调整时间。

（6）空闲位

在一帧数据传输完成后，总线会自动回到高电平状态，形成空闲位，等待下一次数据传输的开始。

下面以传输字节数据0x55（二进制为01010101）为例，假设采用1位起始位、8位数据位、偶校验、1位停止位，波特率为9600bps，其时序如下：首先是起始位的低电平，持续约104.2μs（1/9600s）；然后依次发送数据位的10101010，每个数据位持续104.2μs；接着是偶校验位为0，持续104.2μs；最后是停止位的高电平，持续104.2μs。

4.UART的RX引脚为什么要上拉？

（1）抗干扰：当RX引脚配置为浮空输入模式时，输入阻抗高，抗干扰能力弱，易受外部电磁干扰和系统内部干扰，如靠近TX引脚或RS485的DE引脚时，易被干扰。

上拉后，引脚默认处于高电平，干扰信号需将电平拉低到一定程度才会影响数据接收，能增强抗干扰能力。

（2）确定默认状态：在没有数据传输时，将RX引脚设置为上拉，使其处于确定的高电平状态，代表逻辑“1”。这样接收方可以明确当前没有数据输入，避免因引脚状态不确定而产生误判，认为有数据或出现错误的数据起始信号等。

（3）匹配电平：在某些通信场景中，发送方输出的高电平可能与接收方RX引脚的输入高电平阈值存在差异。

上拉电阻可以帮助调整RX引脚的电平，使其更好地匹配发送方的输出电平，确保接收方能够正确识别发送方发送的逻辑“1”信号。

（4）解决未连接问题：当UART接口未连接到发送设备时，若RX引脚无上拉，其状态可能不确定，会导致UART控制器产生误判，出现通信错误。上拉电阻能使未连接时RX引脚为高电平，避免此类问题。

5.串口如何接受不定长数据？

（1）基于特定结束标志

原理：在发送数据时，在数据末尾添加一个特定的字符或字符序列作为结束标志。接收方在接收数据时，不断读取串口数据，直到接收到这个结束标志，就认为数据接收完成。

示例：假设结束标志为“\r\n”，接收程序使用循环不断读取串口数据，将数据存储在缓冲区中，当检测到“\r\n”时，说明一帧数据接收完毕，然后对缓冲区中的数据进行处理。

（2）基于定时器超时

原理：启动一个定时器，在接收数据的过程中，每接收到一个字节的数据，就重置定时器。如果在一定时间内没有接收到新的数据，定时器就会超时，此时认为数据接收完成。

示例：设定定时器超时时间为100毫秒，当开始接收数据时启动定时器，每接收到一个字节，就将定时器重新设置为初始值。若100毫秒内没有新数据到来，定时器超时，触发接收完成事件，对已接收的数据进行处理。

（3）基于协议规定的长度字段

原理：在数据帧的开头或其他固定位置设置一个字段，用于表示数据帧的长度。接收方首先读取这个长度字段，然后根据长度字段的值来确定需要接收的数据字节数，按照这个数量进行数据接收。

示例：假设数据帧的前两个字节表示数据长度，接收方先读取这两个字节，解析出数据长度为N，然后继续从串口读取N个字节的数据，完成数据接收后进行处理。

（4）基于状态机

原理：根据串口数据的格式和通信协议，设计一个状态机。状态机根据接收到的数据和当前状态进行状态转换，当状态机达到特定的结束状态时，认为数据接收完成。

示例：初始状态为等待起始标志，接收到起始标志后进入数据接收状态，在数据接收状态中根据协议规则判断是否接收完所有数据，若接收完则进入结束状态，触发数据处理操作。