通用異步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)，通常稱作UART，是一種
異步收發傳輸器。
首先先來介紹以下同步和異步通信，同步是指，發送方發出資料後，等接收方發回響應以後才發下一個資料包的通訊方式；異步是指，發送方發出資料後，不等接收方發回響應，接着發送下個資料包的通訊方式。換句話說，同步通信是阻塞方式，異步通信是非阻塞方式。在常見通信總線協定中，I2C，SPI屬于同步通信而UART屬于異步通信。同步通信的通信雙方必須先建立同步，即雙方的時鐘要調整到同一個頻率，收發雙方不停地發送和接收連續的同步比特流。異步通信在發送字元時，發送端可以在任意時刻開始發送字元，是以，在UART通信中，資料起始位和停止位是必不可少的。
硬體層
常用RS-232标準，這裡不詳細解釋，主要是對應裝置的Tx線和Rx線要對應正确。
協定層
協定層中，規定了資料包的内容，它由起始位、主體資料、校驗位以及停止位組成，通信雙方的資料包格式要約定一緻才能正常收發資料 。
波特率：異步通信中由于沒有時鐘信号，是以2個通信裝置需約定好波特率，常見的有4800、9600、115200等。
通信的起始和停止信号：序列槽通信的一個資料包從起始信号開始，知道停止信号結束。資料包的起始信号由一個邏輯0的資料位表示，而資料包的停止信号可由0.5、1、1.5或2個邏輯1的資料位表示，隻要雙方約定一緻即可。
有效資料：在資料包的起始位之後緊接着的就是要傳輸的主體資料内容，也稱為有效資料，有效資料的長度常被約定為8位或9位長。
資料校驗：在有效資料之後，有一個可選的資料校驗位。由于資料通信相對容易受到外部幹擾導緻傳輸資料出現偏差，可以在傳輸過程加上校驗位來解決這個問題。校驗方法有奇校驗(odd)、偶校驗(even)、0校驗(space)、1校驗(mark)以及無校驗(noparity)。
奇校驗要求有效資料和校驗位中“1”的個數為奇數，比如一個 8 位長的有效資料為：01101001，此時總共有 4 個“1”，為達到奇校驗效果，校驗位為“1”，最後傳輸的資料将是 8 位的有效資料加上 1 位的校驗位總共 9 位。偶校驗與奇校驗要求剛好相反，要求幀資料和校驗位中“1”的個數為偶數，比如資料幀：11001010，此時資料幀“1”的個數為 4 個，是以偶校驗位為“0”。0 校驗是不管有效資料中的内容是什麼，校驗位總為“0”，1 校驗是校驗位總為“1”。
UART功能框圖剖析
這張圖是當年上學時使用System C對UART模組化的子產品圖。對于接口部分，重要的即為Tx，Rx資料輸出，接收接口，clk提供波特率生成子產品的初始時鐘信号。有關控制器部分，在這裡使用邏輯電路來實作，具體控制輸出/接收使能，裝置使能等。
在目前的微控制器上，數字電路控制部分已被封裝，現在隻需要操作對應寄存器的對應位即可實作對UART的控制。以手上晶片STM32F411為例，下圖是UART框圖：
USART 的發送器和接收器使用相同的波特率。有以下的計算公式
其中，fck為 USART 時鐘， USARTDIV 是一個存放在波特率寄存器(USART_BRR)的一個無符号定點數。其中 DIV_Mantissa[11:0]位定義 USARTDIV 的整數部分，DIV_Fraction[3:0]位定義 USARTDIV 的小數部分。
例如：DIV_Mantissa=24(0x18)，DIV_Fraction=10(0x0A)，此時 USART_BRR 值為0x18A；那麼USARTDIV的小數位10/16=0.625；整數位24，最終USARTDIV的值為24.625。
波特率的常用值有 2400、9600、19200、115200。下面以執行個體講解如何設定寄存器值得到波特率的值。我們知道 USART1 使用APB2總線時鐘，最高可達72MHz，其他USART的最高頻率為36MHz。我們選取USART1作為執行個體講解，即fck=72MHz。為得到115200bps的波特率，此時：115200=72000000/(16∗USARTDIV)，解得USARTDIV=39.0625，可算得DIV_Fraction=0.0625*16=1=0x01，DIV_Mantissa=39=0x27，即應該設定USART_BRR的值為0x171。
UART資料寄存器(USART_DR)隻有低9位有效，并且第9位資料是否有效要取決于UART控制寄存器1(USART_CR1)的M位設定，當M位為0時表示8位資料字長，當M位為1表示9位資料字長，我們一般使用8位資料字長。
USART_DR包含了已發送的資料或者接收到的資料。USART_DR實際是包含了兩個寄存器，一個專門用于發送的可寫TDR，一個專門用于接收的可讀RDR。當進行發送操作時，往USART_DR寫入資料會自動存儲在TDR内；當進行讀取操作時，向USART_DR讀取資料會自動提取RDR資料。
TDR和RDR都是介于系統總線和移位寄存器之間。串行通信是一個位一個位傳輸的，發送時把TDR内容轉移到發送移位寄存器，然後把移位寄存器資料每一位發送出去，接時把接收到的每一位順序儲存在接收移位寄存器内然後才轉移到RDR。
UART支援DMA傳輸，可以實作高速資料傳輸(不經過CPU),使能UART的DMA功能需要将USART_CR1寄存器DMAT位置1。
控制器：UART有專門控制發送的發送器、控制接收的接收器，還有喚醒單元、中斷控制等。使用UART之前需要向USART_CR1寄存器的UE位置1使能UART，UE位用于開啟供給序列槽的時鐘。發送或者接收資料字長可選8或9位，由USARTT_CR1的M位控制。
1）發送器
當USART_CR1寄存器的發送使能位TE置1時，啟動資料發送，發送移位寄存器的資料會在TX引腳輸出，低位在前，高位在後。
一個字元幀發送需要3部分：起始位、資料幀、停止位。起始位是一個位周期的低電平，位周期就是每一位占用的時間 ；資料幀就是我們要發送的8或9位資料，資料是最低位開始傳輸的；停止位是一定時間周期的高電平。
停止位的時間長短可以通過UART控制寄存器2（USART_CR2）的STOP[1:0]位控制，可選0.5個、1個、1.5個、2個停止位。預設使用1個停止位。2個停止位适用于正常USART模式、單線模式和數據機模式。0.5和1.5個停止位用于智能卡模式。
當發使能位TE置1之後，發送器開始會發送一個空閑幀（一個資料幀長度的高電平），接下來就可以往USART_DR寄存器寫入要發送的資料。在寫入最後一個資料後，需等待UART狀态寄存器（USART_SR）的TC位為1，表示資料傳輸完成。USART_CR1寄存器的TCIE位置1，則産生中斷。
發送資料時，幾個重要的标志位如下：
TE:發送使能。
TXE:發送寄存器為空，發送單個位元組時使用。
TC:發送完成，發送多個位元組資料時候使用。
TXIE:發送完成中斷使能。
2）接收器
将CR1寄存器的RE位置1，使能USART接收，使得接收器在RX線開始搜尋起始位。在确定起始位後，就根據RX線電平狀态把資料存放在接收移位寄存器内。接收完成後就把接收移位寄存器的資料移到PDR内，并把USART_SR寄存器的RXNE位置。如果USART_CR2寄存器的RXNEIE置1可以産生中斷。
接收資料時，幾個重要的标志位如下：
RE: 接收使能。
RXNE:讀資料寄存器非空。
RXNEIE:發送完成中斷使能。
USART_CR1寄存器：
USART_CR2寄存器：
USART_CR3寄存器：
之後會基于STM32繼續介紹怎樣配置并使用UART，包括序列槽輪詢/中斷/DMA方式發送/接收資料。
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UART寄存器配置介紹：
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