通过先进的高性能UART提高串行I/O的连接性能

RT之间的自动握手机制，将CPU从防止数据在UART FIFO中溢出的任务中解放出来。许多集成的UART并不具备这个功能，在处理器带宽有限、没有时间实现硬件或者软件流程控制的场合，该功能非常关键。越来越多的独立UART具备这个功能，这让设计工程师可以进一步降低CPU的工作量。

如今对高速UART的需求越来越大。目前的连接解决方案，如蓝牙，要求UART在低电压下可以提供高达3Mbps的速度。有了新一代的独立UART，系统可以快速处理和高速传输数据，同时在所有的UART信道里保持数据完整性。目前，大量的独立UART可以在3.3V电压下提供高达5 Mbps的数据速率，而新一代UART，比如NXP SC16C85x 系列，可以在1.8V的电压下提供类似的波特率(图3)。这些类型的UART在关键芯片组的性能和面市时间方面提供了重要的附加价值，同时克服了目前被广泛用在集成解决方案中的1 Mbps UART的局限性。除了速度高之外，许多独立UART还提供对接收机和发射机的运行速度进行独立编程的能力，这使独立UART在高速集群系统和桥接等应用中特别有吸引力。

UART的电源电压、功率和封装

随着处理器和芯片组向低电源电压方向发展，UART也需要支持这些新电压，因此新一代UART已被开发为可工作在3.3V、2.5V和1.8V电压下。为进一步降低功耗，新型的独立UART提供低功耗模式功能，允许在空闲状态下将功耗减少到微安级。

除了低功耗要求外，越来越多采用独立UART的系统还希望UART具有尽可能小的外形尺寸。今天市场上最小的独立UART由NXP公司推出，这些产品采用TFBGA封装，面积为3.5×3.5 mm。

低分辨率时钟预比例器和RS485功能

UART需要时钟源来产生波特率。这个时钟源可以由一个需要外接晶振的片上振荡器产生，或者由一个外部振荡器产生。为保证在使用固定频率时钟源时波特率可以被编程，大部分独立UART使用一个整数除法器，允许UART用整数N(比如1、2、3…)除以时钟源。整数除法器的局限是低整数值的波特率范围较窄。一些较先进的高速UART(如NXP SC16C850L)采用有理数除法器，允许UART用分数除以时钟源，从而提供更宽的波特率范围。波特率根据BR=F/(N + m/16)来计算，式中的N为从1到65k范围内的整数，m为从1到16范围内的整数。使用有理数的好处是能扩大可编程的波特率范围，使获得更高性能和提高传输精度成为可能。

当两个计算机系统以非常高的数据速率进行长距离通讯时，单端方法是不行的，因此RS485和它的微分信号被用来减少网络中的噪音。RS485适用于多点通信系统，但针对大多数集成UART，设计工程师需要编写复杂的软件去支持RS485功能。

许多新一代的独立UART被设计支持RS485，以减少运行在处理器上的软件的复杂性。这些UART有一个内置的功能，无需处理器介入就能自动侦测到RS485的地址。这个功能显著减少了CPU的处理时间，因为它消除了UART对CPU的不断中断请求。因为独立UART支持自动的RS485地址侦测，所以主机处理器可以使UART自动侦测到自己的地址，并一旦完成侦测后就通知处理器。另外，RS485线驱动器方向也可以通过RTS(请求到发送)引脚自动控制，这是一个可以自动侦测高达32个(2线总线)和6?个(4线总线)从设备地址的9位模式(也称多点模式)。

本文小结

处理器和芯片组的最近发展推动了与它们接口的外设的性能升级。最流行和最普遍的外设是UART。如今的发展趋势展示，独立UART已经发展成为高性能解决方案的一部分，将它们用在系统可以显著降低CPU和相关芯片组的负荷。最新的独立UART为设计工程师提供了高速、低功耗接口，以有效地支持了蓝牙EDR等连接方案。新一代UART所具有的更多特性给设计者提供了增值的解决方案，这些方案在缩短面市时间的同时，还进一步优化了系统性能并提高了系统的灵活性。