虽然 USB 几乎完全取代那些旧电缆和连接器，但 UART 绝对不会成为过去。您会发现许多 DIY 电子项目都使用 UART。
将 GPS 模块、蓝牙模块和 RFID 读卡器模块连接到您的 Raspberry Pi、Arduino、ESP32 或其他微控制器 MCU。
UART 是通用异步接收器/发送器。它不同于 SPI、I2C 那样的通信协议，而是微控制器中的物理电路，或者说是独立的 IC。UART 的主要用途是传输和接收串行数据。
UART 的优点之一是它只使用两条线在设备之间传输数据。UART 背后的原理很容易理解。
UART 通信简介
在 UART 通信中，两个 UART 直接相互通信。发送端 UART 将来自微控制器设备的并行数据转换为串行形式，将其串行数据传输到接收端 UART。
然后接收端 UART 将串行数据转换回并行数据。在两个 UART 之间传输数据只需要两根线。数据从发送端 UART 的 Tx 引脚流向接收端 UART 的 Rx 引脚。
UART 使用异步传输数据，这意味着它们没有时钟信号同步发送端 UART 的输出位，到接收端的 UART 采样位。
发送端 UART 数据帧之间添加开始位和停止位标识数据开始和结束，所以接收端的知道什么开始或者停止读取数据帧的位。
波特率是衡量数据的传输速度，你可能听说一个单位 bps，也就是每秒传输的比特位，要准确的传输数据，两端的 UART 必须在同样的波特率下工作。
发送端UART 和接收端 UART 之间的波特率只能相差约 10%，否则位的时序会相差太远，数据传输会发生错误。两端的 UART 还必须配置相同的数据包结构，才能发送和接收。
UART 工作原理
UART 从 MCU 数据总线接收将要传输的数据。数据总线可以通过 MCU 发送数据到UART。
数据以并行形式从数据总线传输到发送端 UART。发送端 UART 从数据总线获取并行数据后，添加一个起始位、一个奇偶校验位和一个停止位，创建数据包。
接下来，数据包在 Tx 引脚逐位串行输出。接收端 UART 在其 Rx 引脚上逐位读取数据包。
然后将数据转换回并行形式并删除起始位、奇偶校验位和停止位。最后，接收 端UART 将数据包并行传输到MCU的数据总线。
UART 传输的数据被组织成数据包。每个数据包包含 1 个起始位、5 到 9 个数据位、一个可选的奇偶校验位和 1 到 2 个停止位。
起始位
UART 数据传输线在不传输数据时通常保持在高电平。当开始进行数据传输，发送端 UART 将传输线从高电平拉至低电平。
当接收端 UART 检测到从高电平到低电平的转换时，它开始以波特率的频率读取数据帧（Data Frame）的比特位。
数据帧
数据帧包含正在传输的实际数据。如果使用奇偶校验位，它可以是 5 位到 8 位长。如果不使用奇偶校验位，数据帧可以是 9 位长。在大多数情况下，数据首先以最低有效位发送。
奇偶校验位
奇偶性描述了数字的偶数或奇数。奇偶校验位是接收端 UART 判断数据在传输过程中是否发生变化的一种方式。
电磁辐射、不匹配的波特率或长距离数据传输可能会导致数据位的翻转。接收端UART 读取数据帧后。统计值为 1 的位数，判断总数是偶数还是奇数。
如果奇偶校验位为 0（偶校验），则数据帧中的 1 总和应为偶数。如果奇偶校验位为 1（奇校验），则数据帧中的 1 总和应为奇数。
当奇偶校验位与数据匹配时，UART 知道传输没有错误。但如果校验位为 0，则 1 的总数为奇数。或者奇偶校验位为 1，且 1 的总数为偶数，UART 知道数据帧中的位发生了变化。
停止位
为了发出数据包结束的信号，发送 UART 将数据传输线从低电压驱动到高电压至少两位持续时间。
UART 传输步骤
1. 发送端 UART 从数据总线并行接收数据：
2. 发送端 UART 向数据帧添加起始位、奇偶校验位和停止位：
3. 整个数据包从发送端 UART 串行发送到接收端 UART。接收端 UART 以程序预先配置的波特率对数据线进行采样：
4. 接收端 UART 从数据帧中丢弃起始位、奇偶校验位和停止位：
5. 接收端 UART 将串行数据转回并行传输到 MCU 的数据总线上：
UART 优点和缺点
没有一种通信协议是完美的，但 UART 非常擅长它们的工作。以下是一些优缺点，可帮助您确定它们是否适合您的项目需求：
优点
- 只用两根线
- 不需要时钟信号
- 有一个奇偶校验位以允许错误检查
- 数据包的结构是可以改变的，只要两边都设置好即可
- 有据可查和广泛使用的方法
缺点
- 数据帧的大小限制为最大 9 位
- 不支持多从或多主系统
- 每个 UART 的波特率必须在彼此的 10% 以内