你是否遇到过某个MCU串口不够的情况？ 这时我们可以考虑用GPIO去模拟，如何具体实现呢？
8 A  z7 v6 {  }/ }1 E

首选我们需要了解串口的传输协议，


UART使用异步模式工作，不需要时钟信号，其一般格式为：起始位+数据位+校验位+停止位。其中起始位1位，数据位5~8位，校验位0或1位，停止位1、1.5或2位。不过最常用的格式是1位起始位、8位数据位、没有奇偶校验、1位停止位，简记为8/N/1。
- y! m$ I- A& P
% G/ m5 N% P1 Z
8/N/1格式的时序图如下：



$ D1 M/ \& N  t" Z4 n空闲时数据线上规定为逻辑1。
* s, m' a6 h6 p4 J' g1 V; }' }

% I1 ?( ^3 n5 @" r# P+ R开始传输数据时先发送起始位，规定为逻辑0，接收端会检测这个下降沿，以便之后开始采样接收数据。


起始位之后是数据位，规定先发送最低位，即LSB First。因为UART没有时钟信号，故使用波特率来确定每一位的长度，不过为保证检测的准确性，实际采样频率会高于波特率，一般每一位会进行若干次采样，取中间的采样值作为这一位的结果。
  c! c; E( |% T- K* a  q- I; ?. A
% h: ?! l$ c% X1 @* F
6 |' n5 r3 V' w, b4 V1 n奇偶校验位一般不使用。
: T% _1 p0 S  }% k
0 A8 ~& v, H' G5 a) b1 y
停止位一般使用1位，规定为逻辑1，除了表示传输结束外，停止位还可以起到时钟同步的作用。
: g# `6 z+ j6 p4 T
& A- S1 ^0 C2 _6 F
& I/ Y) A1 j: w8 x* O% L+ S& w需要注意的是，这里的逻辑0并不一定是0V，这与使用的电平标准有关。对于TTL电平而言，逻辑0是0V，逻辑1是高电平（一般为3.3V或5V）；对于RS-232电平而言，逻辑0是3V~15V，逻辑1是-3~-15V。


: B4 \/ N% F: I2 G8 M0 T. L除了TX、RX、GND信号外，UART中还会有诸如RTS、CTS等流控信号，因为用得不是很多，此处就不总结了。


# [+ Y7 F$ g$ z4 p$ g: ?5 h# O以发送0x23（无奇偶校验）为例来说明，传输时序如下：
8 U0 S8 o' @& @( |1 I$ p9 \
# @! a0 c$ k( E/ C9 t% N

: A2 U5 N4 K' o' `% J0 ?7 F3 F; c4 P注意是LSB First，也就是最低位先传输哦。


0x23，二进制表示为00100011，传输顺序为1->1->0->0->0->1->0->0
9 g! d# a% d$ {& y2 r& [
- i8 N/ J% e1 A) ~, [4 {6 w
4 \- p0 u0 n7 W/ ~掌握清楚这个时序那么也就好用GPIO模拟了，除了需要两个GPIO，还需要两个定时器（分别用于接收和发送时序控制），另外需要说明的是，为方便起见，采样频率这里就设置成了波特率。


" ^5 v* I# O( |* A$ T& z1） 对于接收，当RX引脚检测到下降沿时，进入GPIO中断，然后开启一个定时器，第一次定时器周期设置为1/波特率的一半(目的是为了在中心处判断是否为低电平，以表示是否为起始位)，再之后就可以设置定时器周期为1/波特率，每隔此周期在定时器中断里去采样RX引脚电平，将数据接收完毕

7 Q+ b; x1 @& ^9 ]2 U  R! m/ \
2）对于发送，首先发送一个起始位，之后以1/波特率为周期，在定时器中断里去发送比特位即可。


我在NXP的MCU上做了实现，经过测试波特率可以达到38400. 有需要代码的添加管理员微信获取(见本文最后二维码)。
! }! `! S' v8 B' U, r. H) V
+ D8 H: I3 e5 Y% F: j9 t! `
以下是对程序的简单说明：
& V# g" C: c8 `: o

2 f- z! v7 `; g( j4 _" W0 e1）gpio_uart_demo_init() 里可以配置UART的相关参数，如波特率，奇偶校验，数据位长度


2）void gpio_uart_read(uint8_t *bufptr, uint32_t size, void (*rx_callback)(void)) 这个函数为uart 接收函数，第一个参数为数据存放buffer，第二个数据为接收长度，第三个参数为callback函数。注意目前的实现是调用此函数后，当接收完指定长度数据后，会停止接收数据。 如果之后要继续接收，需要再次调用这个函数。

- S8 e  E) z; _9 F
3）void gpio_uart_write(uint8_t *databuf, uint32_t num,void (*tx_callback)(void))这个函数为uart发送函数，第一个参数为发送数据buffer，第二个数据为发送长度，第三个参数为callback函数。
1 }& |  \  Z- K" v0 W. z

4）移植到其他不同平台非常容易，只需要修改下GPIO和定时器配置即可。

. I' z% X- u) v! k% g0 q, N2 H