UART串口数据分析

串口基础知识详细介绍：

该链接详细介绍了串并行、单双工、同异步、连接方式

https://blog.csdn.net/weixin_43386810/article/details/127156063

该文章将介绍串口数据的电平变化、波特率计算、脉宽计算以及数据传输量的计算。

捕获工具：逻辑分析仪（LA1010）

波特率：115200

数据位：8bit

校验位：无

停止位：1bit

1.空闲态： UART总线不在传输数据的时候，总线处于空闲状态，为高电平

2.起始信号 开始信号，串口通信的开始标志位

3.数据位 串口发送数据，先发低位，再发高位

4.奇/偶校验位：校验数据是否正确

        奇校验：数据位和校验位1的个数为奇数 假设数据位0x55(0101 0101)，校验位1 假设数据位0x51(0101 0001)，校验位0

        偶校验：数据位和校验位1的个数为偶数 假设数据位0x55(0101 0101)，校验位0 假设数据位0x51(0101 0001)，校验位1

5.停止信号：发送数据结束，回到高电平状态，校准时钟信号 一帧数据发送结束后，需要校准时钟信号，为什么需要校准时钟信号呢？ 因为串口采用的是异步通信方式，双方都有自己独立的时钟源，虽然设置了双方的时钟源保持一致， 但是在发送数据时，每发送一帧数据时，都会产生误差，越往后，发送的数据，累计误差越大， 所以每发送一帧数据之后，需要校准时钟信

使用逻辑分析仪（LA1010）进行捕获和分析串口数据。

截取其中一帧数据进行分析，无数据传输时为高电平：

起始位 1bit（绿色）、高电平 --> 低电平。

数据位 8bit（白色）、高 / 低电平。

停止位 1bit（红色）、高 / 低电平位 --> 高电平。

下图为起始位、数据位、停止位的具体时间：

C2-C1：起始位 8.64us。

A2-A1：数据位中的某一位 8.61us。

B2-B1：停止位 8.62us。

可以看出起始位和停止位都是1bit。

 

根据数据位时间8.61us可以计算出大概波特率为:

1000 000 us / 8.61us ≈ 116144 bit/s

计算得出1s时间可传输约116144 bit 数据，和设定的115200波特率基本符合，偏差为约0.99%。

通信设备（主机和从机）之间的波特率偏差可以影响通信的稳定性和可靠性。一般来说，在串口通信中，波特率的偏差在正负5%以内是可以正常通信的。

波特率的偏差指的是实际通信速率与预期通信速率之间的差异。例如，如果主机和从机之间的波特率设定为115200 bps，那么在实际通信中，波特率可以偏差在115200 bps的正负5%范围内，即109440 bps到120960 bps之间。

超出正负5%的波特率偏差可能导致接收到的数据出现误码，通信错误率增加，甚至无法正常通信。因此，为了确保通信的稳定性，通常在主机和从机之间的波特率设置时应尽量控制在正负5%以内的偏差范围内。

一帧数据包含起始位、停止位、数据位，一共10 bit 数据，即传输一字节数据需要:

8.61us * 10bit  = 86.1us

当我们传输一组33字节的数据，则需要:

33Byte * 86.1us  =  2841.3us  =  2.8413ms

通过标尺验证该计算方法准确性：

和计算的2.8413ms差别不大，计算正确。