這是一個嵌入式大廠面試題專欄，每天更新高頻面試題。專欄將包含題目描述、詳細解析、相關(guān)知識點擴展以及實際代碼示例。內(nèi)容涵蓋操作系統(tǒng)、驅(qū)動開發(fā)、通信協(xié)議等核心領(lǐng)域，并結(jié)合實際項目經(jīng)驗進行分析。每道題目都會附帶面試官可能的追問方向，幫助大家更好地準備面試！

UART通信協(xié)議面試?？碱}目總結(jié)

1. UART基本概念與原理

Q: 什么是UART通信協(xié)議？其基本特點是什么？

• UART(通用異步收發(fā)器)是一種串行通信協(xié)議
• 異步通信，不需要時鐘線
• 全雙工通信，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)
• 點對點通信方式，一般只連接兩個設(shè)備
• 數(shù)據(jù)格式靈活可配置

Q: UART通信需要哪些信號線？每條線的作用是什么？

• TX(發(fā)送線)：發(fā)送數(shù)據(jù)
• RX(接收線)：接收數(shù)據(jù)
• 可選的硬件流控制線： RTS(請求發(fā)送)：表示本設(shè)備準備好接收數(shù)據(jù)CTS(清除發(fā)送)：表示對方設(shè)備準備好接收數(shù)據(jù)
• 可選的其他控制線： DTR(數(shù)據(jù)終端就緒)DSR(數(shù)據(jù)設(shè)備就緒)

Q: UART的幀格式是什么？

標準UART幀包括：

• 起始位：1位，固定為低電平，表示幀開始
• 數(shù)據(jù)位：5-9位(通常為8位)，LSB先發(fā)送
• 校驗位：0-1位(可選)，用于錯誤檢測
• 停止位：1-2位，固定為高電平，表示幀結(jié)束

2. UART配置與參數(shù)

Q: 常用的UART波特率有哪些？如何選擇合適的波特率？

常用波特率：

• 9600 bps：低速通信，穩(wěn)定性好
• 19200 bps：中等速度
• 38400 bps：中高速
• 57600 bps：高速
• 115200 bps：常用高速率
• 230400 bps、460800 bps、921600 bps：特殊高速應(yīng)用

選擇考慮因素：

• 通信距離：距離越長，波特率應(yīng)越低
• 抗干擾要求：波特率越低抗干擾性越好
• 數(shù)據(jù)吞吐量需求：高吞吐量需要高波特率
• 硬件支持能力：考慮時鐘精度和誤差

Q: 什么是波特率誤差？如何計算？最大可接受誤差是多少？

• 波特率誤差：實際波特率與理論波特率之間的差異
• 計算公式：誤差率 = |實際波特率 - 理論波特率| / 理論波特率 × 100%
• 最大可接受誤差：通常為±3%，超過可能導(dǎo)致通信錯誤

Q: UART有哪些常見的校驗方式？各有什么特點？

• 無校驗(None)：不進行校驗，數(shù)據(jù)幀最短
• 奇校驗(Odd)：數(shù)據(jù)位加校驗位中1的總數(shù)為奇數(shù)
• 偶校驗(Even)：數(shù)據(jù)位加校驗位中1的總數(shù)為偶數(shù)
• 標記校驗(Mark)：校驗位固定為1
• 空格校驗(Space)：校驗位固定為0

3. UART通信原理與實現(xiàn)

Q: UART如何實現(xiàn)異步通信？如何保證數(shù)據(jù)同步？

• 異步通信原理：不使用時鐘線，發(fā)送方和接收方各自使用本地時鐘通過起始位和停止位標記數(shù)據(jù)幀邊界
• 同步保證機制：起始位觸發(fā)接收方開始采樣接收方通常使用比波特率高的時鐘(如16倍)進行過采樣在每個位的中間點采樣，減少誤差影響雙方必須預(yù)先約定相同的波特率和幀格式

Q: 什么是過采樣？它在UART中的作用是什么？

• 過采樣：接收方使用比波特率高的頻率對信號進行多次采樣
• 常見過采樣率：16倍(大多數(shù)MCU)或8倍
• 作用： 提高抗噪聲能力精確定位每個位的中間點減少時鐘誤差的影響提高接收可靠性

Q: UART通信中的波特率誤差是如何產(chǎn)生的？如何減小誤差？

誤差來源：

• 時鐘頻率偏差
• 分頻系數(shù)取整誤差
• 溫度漂移
• 電源波動

減小誤差方法：

• 使用高精度晶振
• 選擇合適的時鐘頻率，使分頻系數(shù)為整數(shù)
• PLL倍頻獲得更精