UART芯片中的缓冲器主要包括发送缓冲器和接收缓冲器,它们在数据传输过程中起着重要作用,具体如下:
暂存数据:CPU或其他主控设备将需要发送的数据并行地写入发送缓冲器。由于UART发送数据是按位进行的,速度相对较慢,而CPU等设备处理数据的速度通常很快,发送缓冲器可以暂存数据,使CPU不必等待UART逐位发送完数据后再进行下一次数据写入操作,提高了系统的整体运行效率。
数据格式转换:发送缓冲器在暂存数据的同时,还会配合UART的控制逻辑,对数据进行格式转换,比如添加起始位、停止位、校验位等,将并行数据转换为适合UART发送的串行格式,确保数据能够按照UART的通信协议正确发送出去。
平滑数据传输:在多任务或多数据来源的系统中,数据可能会以不连续或不规则的速率到达UART发送端。发送缓冲器可以作为一个数据缓存区,平滑数据的发送速率,使UART能够以稳定的波特率将数据发送出去,避免数据发送过程中的中断或混乱。
临时存储数据:UART接收引脚接收到的数据是串行的,接收缓冲器会将这些串行数据逐位收集起来,并在接收完一个完整的数据帧(包含数据位、停止位等)后,将其转换为并行数据存储起来。这样,CPU或其他接收设备就可以在合适的时间从接收缓冲器中读取数据,而不必实时地与UART的接收速率保持一致,提高了数据接收的灵活性。
防止数据丢失:在数据接收过程中,如果CPU或其他接收设备由于忙于处理其他任务而不能及时读取UART接收到的数据,接收缓冲器可以暂时保存这些数据,防止数据在等待读取的过程中被新接收的数据覆盖而丢失。只有当接收缓冲器已满且CPU仍未读取数据时,才可能发生数据溢出错误,这种情况下通常会有相应的错误标志位被设置,以便系统进行错误处理。
数据同步与协调:接收缓冲器有助于协调UART与接收设备之间的数据传输速率。不同设备之间的数据处理速度可能存在差异,接收缓冲器可以在两者之间起到桥梁作用,使UART能够以自己的波特率持续接收数据,而接收设备可以按照自己的节奏从缓冲器中读取数据,实现数据的同步接收和处理。