1. 概述
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是一种异步串口IO端口（Asynchronous Serial I/O port）,每个SOC上可支持多个独立的UART。每个独立的UART的特性如下：
（1）每个UART port可基于中断或者DMA来工作，也就是UART可生成中断或者DMA请求，在内存和UART间进行数据的传输；
（2）可编程的波特率、红外传送(接收)、1~2个停止位、5~8 bit数据位宽、校验位（奇、偶校验）；
（3）主要组成部分是控制单元，接收器，发送器，波特率生成器，结构框图如下 
数据发送：数据被写到传输的传输队列中（FIFO（First Input First Output））中，之后数据会被copy到移位器（transmit shifter）中，最终数据移位器通过Tx pin传出。
数据接收：数据通过Rx pin将数据移入接收移位器中，接收移位器中的数据被传输到接收队列。
2.详细描述
(1)数据帧：UART数据帧包括起始位，5~8bit数据位，可选的校验位，1~2bit停止位。数据帧是可编程的，可以通过控制寄存器来进行设置。
（2）数据传出：数据传输时，一个突发长度的数据传输完成后，传输器会产生一个信号，之后下一数据才开始继续传输。
（3）数据接收：接收器除了接收数据外，还会接收传输的错误码，包括复写错误，校验错误，帧错误，传输完成信号错误：
<1>复写错误：新接收的数据覆盖了已经存在的数据（此数据还没来得及读出去）；
<2>校验错误：接收器检测到了校验异常；
<3>帧错误：接收的数据没有有效的停止位；
<4>传输完成信号错误：接收器等待接收数据的时间超过了一次数据帧传输所花的时间。
自动流控模式（Auto Flow Control）：
一个串口可以连接另一个串口，两个串口之间通过一个信号线来控制数据的传输和接收。如果连接的是一个Modem模块，就需要通过控制寄存器把AFC关掉，软件上来控制UART和modem的通信控制信号线。原理图如下： 
接收端的接收FIFO中有多于2字节的空间的时候，nRTS被使能，告诉发送端，我可以接收数据；当接收FIFO剩余空间少于1字节的收获，nRTS 被关闭，告诉发送端，我不能再接收数据了。发送端在的cCTS 接收到使能信号后，表示接收端已经准备接收数据了。
eg: 
RS-232不支持AFC，这些控制信号，需要软件上自己来控制。
中断和DMA请求：
每个UART都有7个信号状态（Tx/Rx/Error）信号，并且都记录在对应的状态寄存器中，包括复写错误，校验错误，传输完成错误，接收buffer ready，传输buffer空，传输移位器空。每种状态都可以产生信号。
接收器和传输器中的要传输的数据达到了突发长度的时候，会产生Rx/Tx的中断。需要注意的是，只要使能了传输中断，传输FIFO中有数据，即使数据长度小于突发长度，也会产生中断，所以要先填充数据，再使能中断。
串口错误状态FIFO：
接收器除了有接收队列外，还有错误接收队列，他会记录接收队列中哪个数据在接收的时候，出现错误。接收的时候，并不会立即产生错误，而是在数据准备读出的时候，会产生错误中断，比如传输了A，B，C，D，在传输B的时候出现错误，只有在A读出后，准备读取B的时候，此时就产生错误中断。
具体如下： 
红外模式： 
寄存器：
（1）线控寄存器：
主要配置：
<1>传输模式，是红外模式，还是正常的数据传输模式；
<2>是否使用校验位，奇偶校验的选择；
<3>数据位宽，停止位的设置；
（2）控制寄存器：
主要配置：
<1>时钟选择，用于波特率的；
<2>Tx/Rx中断类型，边沿触发，还是电平触发；
<3>Tx/Rx数据传输模式，是中断还是DMA，…
（3）FIFO控制寄存器：FIFO的使能，Tx/Rx的突发长度的设置和重启。除了这些基本的设置外，其余都是UART自己完成。
（4）modem控制寄存器：modem突发长度(nRTS)设置，AFC的使能，中断使能等。
（5）Tx/Rx状态寄存器：传送器的移位器和FIFO是否是空，接收器的FIFO 是否准备好，接收数据。
（6）错误状态寄存器：记录错误状态寄存器，复写错误，校验错误，帧错误，数据传输完成错误。
（7）FIFO状态寄存器：Tx/Rx的FIFO是否满，以及有多少数据量。
（8）modem状态寄存器：主要是nCTS状态的记。
（9）传输、接收寄存器：存放的是传输和接收的实际数据。
（10）中断和时钟相关的寄存器。
UART协议信号模拟请看：
https://blog.csdn.net/gq1900/article/details/51885259