1. UART 基础概念
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）是 MCU 驱动开发中最基础、最常用的串行通信接口。理解 UART 的底层原理，是编写稳定、高效中断服务函数的前提。
1.1 UART 通信原理
UART 采用异步串行通信方式，通信双方不需要共享时钟信号，而是通过约定相同的波特率与数据帧格式来同步数据收发。其核心结构包含发送器（TX）、接收器（RX）和波特率发生器三部分。
关键特征：全双工通信（TX/RX 独立线路）、异步无时钟线、点对点连接。
1.2 异步串行通信与波特率
异步串行通信意味着数据以比特（bit）为单位，在单根数据线上逐位传输，且收发双方没有共享时钟。为了正确采样每一位，双方必须使用相同的波特率（Baud Rate）。
| 参数 | 说明 | 常见值 |
|---|---|---|
| 波特率 | 每秒传输的符号数（bit/s） | 9600、19200、115200 |
| 位时间 | 传输 1 位所需时间 = 1 / 波特率 | 115200 → 约 8.68 μs |
| 误差容限 | 收发双方波特率允许的最大偏差 | 通常 < ±2% |
开发避坑：波特率不匹配是 UART 通信失败的首要原因。MCU 主频、分频系数、时钟源误差都会导致实际波特率偏离设定值。务必使用示波器或逻辑分析仪实测位时间。
1.3 数据帧格式
UART 数据帧是异步通信的基本单元，由起始位、数据位、校验位（可选）、停止位组成。帧格式必须在收发双方完全一致。
1.4 帧格式参数详解
| 字段 | 长度 | 电平逻辑 | 作用 |
|---|---|---|---|
| 起始位 | 1 bit | 高 → 低（下降沿） | 通知接收方开始采样 |
| 数据位 | 5~9 bit（常用 8 bit） | LSB 先传（低位在前） | 承载有效数据载荷 |
| 校验位 | 0 或 1 bit | 奇/偶校验逻辑 | 检错（可选） |
| 停止位 | 1、1.5 或 2 bit | 高电平（恢复空闲态） | 帧间隔、同步恢复 |
实战要点：中断服务函数中，每次触发 RX 中断时，硬件已经完成了起始位检测、数据位采样和停止位验证。驱动开发者只需从数据寄存器中读取已组装好的字节，无需逐位处理。
1.5 常见 UART 配置速查
- 8N1：8 数据位 + 无校验 + 1 停止位 —— 最常用，兼容性最好
- 8E1：8 数据位 + 偶校验 + 1 停止位 —— 工业现场抗干扰
- 8O1：8 数据位 + 奇校验 + 1 停止位 —— 部分旧设备协议
- 9N1：9 数据位 + 无校验 + 1 停止位 —— 多机通信地址帧