UART串口通信的“心跳”与“边界”：起始位如何唤醒接收机，停止位怎样守住帧完整性
你有没有遇到过这样的场景：MCU明明在拼命printf("Hello")，串口助手却只显示一串乱码？或者固件升级到98%突然卡死，重试三次后又莫名其妙成功了？又或者，在电机启动瞬间，RS-485总线上几台设备同时失联，重启后恢复如初？
这些不是玄学，也不是“运气不好”。它们背后，往往藏着一个被低估、被跳过、却被UART硬件一丝不苟执行了四十多年的底层机制——起始位的唤醒逻辑和停止位的边界判定。
UART没有时钟线，没有握手信号，没有自动重传。它靠什么把一字节数据从A点送到B点，还让接收方确信：“就是这个字节，不多不少，没错”？答案就藏在一帧最不起眼的两个比特里：开头那个“0”，和结尾那一段“1”。
一帧UART数据，到底长什么样？
先抛开术语，想象你站在火车站月台等一列火车。
- 空闲时，月台是空的（高电平）；
- 突然，远处传来一声汽笛（下降沿）——这是起始位，告诉你：“车来了，准备上车！”；
- 接着，车厢依次驶过（数据位），你按顺序数清每节车厢编号（LSB优先）；
- 可能还有一节校验车厢（奇偶校验位），帮你快速判断是否有人中途上错车；
- 最后，列车完全驶离，月台再次空旷（高电平持续一段时间）——这就是停止位，它说：“本趟结束，你可以松口气了，下趟车来之前，先喘口气。”
这就是UART一帧的完整生命节奏。它的标准结构是：
| 字段 | 长度 | 电平 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 起始位 | 1 bit | 0 | 唯一唤醒信号，强制触发接收采样 |
| 数据位 | 5–9 bit | 可变 | 默认8 bit（ASCII/UTF-8兼容性最佳） |
| 校验位 | 0 or 1 bit | 可变 | 奇/偶校验，简单检错，现代应用中常禁用 |
| 停止位 | 1 / 1.5 / 2 bit |
