Tricky Circuit

UART:8N1 帧

把字节变成消息

UART 是 Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步收发器:逐位传输,无共享时钟线。字节有八个位。Baud,波特,是每秒符号数;这里一个二进制符号承载一个位。8N1 表示八个数据位,No parity,无奇偶校验位,一个停止位。LSB 是 Least Significant Bit,最低有效位,权重最小,最先发送。ASCII 是 American Standard Code for Information Interchange,美国信息交换标准代码,用 7 位编码字符:65 是 A,85 是 U,255 不属 ASCII。

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改变电路设置,预测读数,再检查挑战结果。这些是教学模型,每课都会说明模型的假设。

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工作原理

静态逻辑帧,不是真实收发器。µs 是微秒,0.000001 s;ms 是毫秒,0.001 s。不模拟噪声、电压接口、时序误差或错误检查。

空闲 1,起始 0,数据 b0…b7,停止 1:共十个位周期。位时长 = 1000000/baud µs;帧时长 = 10000/baud ms,不包含帧间空闲。

难度
  1. 搭建 · 观察

    通电:65、9600 波特,位约 ≈ 104.1667 µs,帧约 ≈ 1.041667 ms。

    需要提示?

    65; 9600 baud → ≈104.1667 µs; ≈1.041667 ms

  2. 探索 · 探索

    85、4800 波特:约 ≈ 208.3333 µs、≈ 2.083333 ms。

    需要提示?

    85; 4800 baud → ≈208.3333 µs; ≈2.083333 ms

  3. 独立解题 · 解决

    255、1200 波特:约 ≈ 833.3333 µs、≈ 8.333333 ms。

    需要提示?

    255; 1200 baud → ≈833.3333 µs; ≈8.333333 ms

延伸阅读与电路配方

UART:8N1 帧

设备须约定格式和时间。UART 运送字节,字符编码决定它是否表示字母。

tbit = 1000000/baud µs; tframe = 10 × tbit = 10000/baud ms

起始帮助接收器对齐自己的时序,停止回到空闲。异步不表示没有时间规则,双方仍需兼容设置。

实用关联

八个有效数据位占十个周期:9600 波特无间隙可传 960 字节/秒。

模型之外

字节变化改变位图样,不改变固定格式帧的时长。

值得避开的误区

数字通常最高位写在前面,但这里从 b0 开始发送。不是每个字节都是 ASCII;8N1 没有校验位。

只把波特率翻倍,帧时长…

  1. 翻倍
  2. 减半
  3. 不变
延伸阅读

十个周期仍在,每个缩短一半。

A 的图样

65、9600 波特。

b0…b7:1 0 0 0 0 0 1 0;约 ≈ 1.041667 ms。

八个数据一

255、1200 波特。

零起始后八个一;约 ≈ 8.333333 ms。

试试其他变化

9600 波特比较 65 与 85,再让 85 的波特率减半。图样先变,只有波特率变化才改变时长。

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