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UART串口异步传输与多机通信

共计 30 章节

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学习目标 · 课程结构 · UART在嵌入式系统中的地位与应用场…

课程导入学习目标

串口通信基础

串行通信与并行通信的区别 · 同步与异步通信的概念 · UART全称及历史沿革

串口通信基础串行通信

UART硬件架构

发送器 · 接收器 · 波特率发生器

UART硬件架构

异步传输帧格式

起始位 · 数据位（5-8位） · 奇偶校验位

异步传输帧格式起始位

波特率与时钟

波特率定义 · 常用波特率（9600 · 115200等）

波特率时钟

数据采样与同步

接收端采样时机 · 起始位检测 · 多数表决采样

数据采样同步

UART初始化与配置

寄存器操作（如UART_CR · UART_SR） · 数据位/停止位/校验位设置

轮询模式收发

查询状态寄存器 · 发送单字节 · 接收单字节

轮询模式收发查询状态寄存器

中断模式收发

UART中断类型（TXE · RXNE · IDLE）

断模式收发UART

DMA模式收发

DMA原理 · UART与DMA结合 · 环形缓冲区设计

DMA模式收发

环形缓冲区设计

环形队列原理 · 读写指针管理 · 溢出处理

环形缓冲区设计环形队列原理

硬件流控（RTS/CTS） · 软件流控（XON/XOFF） · 流控的必要性与配置

流控机制RTS/CTS

错误检测与处理

帧错误 · 奇偶校验错误 · 溢出错误

错误检测处理

常用调试工具

逻辑分析仪 · 串口助手 · 示波器

常用调试工具逻辑分析仪

多机通信概述

多机通信的应用场景（如总线式传感器网… · UART多机通信的挑战

多机通信概述多机通信的应用场…

多机通信协议设计

地址帧与数据帧区分 · 地址匹配机制 · 广播与点对点通信

多机通信协议设计地址帧

RS-485与多机通信

RS-485标准 · 差分信号 · 半双工模式

RS-485多机通信

RS-232与RS-422/485对比

电气特性 · 传输距离 · 速率

RS-232RS-422/485

基于UART的Modbus协议

Modbus RTU帧格式 · CRC校验 · 主从通信流程

自定义多机通信协议

帧头帧尾 · 设备地址 · 命令字

自定义多机通信协…帧头帧尾

多机通信仲裁与冲突避免

轮询机制 · 令牌传递 · CSMA/CA思想在UART中的应用

多机通信仲裁冲突避免

UART低功耗设计

空闲中断 · 唤醒机制 · 波特率自适应

UART低功耗设计

UART与USB转换

USB转串口芯片（如CH340 · CP2102） · 驱动安装

UART与蓝牙/WiFi模块

HC-05 · ESP8266等模块的AT指令配置 · 透传模式

实战项目一

PC与单片机UART通信——实现回显… · 控制LED · 数据收发调试

实战项目一PC

实战项目二

多机温度采集系统——使用RS-485… · 实现轮询采集

实战项目二RS-485

实战项目三

UART Bootloader设计—… · Flash擦写 · 通信协议与校验

实战项目三UART

常见问题与排查

乱码 · 丢数据 · 波特率不匹配

常见问题排查

性能优化与可靠性

提高吞吐量 · 降低误码率 · 重传机制

性能优化可靠性

综合提升与未来趋势

UART在物联网中的应用 · 与SPI/I2C对比 · 高速UART

综合提升未来趋势