UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter、汎用非同期送受信コンベア）プロトコル分析は電子工学と組み込みシステム開発においてよく見られるデバッグ任務であり、UART通信データを捕捉、復号、検証することによって、設備間データ伝送の正確性と信頼性を確保することを目的とする。次はUARTプロトコル解析の詳細な解析です。

一、UARTプロトコル基礎：非同期通信の核心メカニズム

開始ビット：ローレベル（0）、フラグデータ伝送開始、1ビット周期継続。

データビット：通常は5～9ビット（共通8ビット）で、LSB（下位）優先順位で転送されます。

チェックビット（オプション）：奇数チェック、偶数チェック、またはチェックなし。シングルビットエラーを検出するために使用されます。

ストップビット：ハイレベル（1）、1〜2ビット周期継続、フラグデータ転送終了。

ボーレート：毎秒送信されるビット数（9600、115200など）は、送受信双方が厳密に一致しなければならない。

クロック信号を同期させず、開始ビットとボーレートに依存してデータ整列を実現します。

アイドル状態：バスはハイレベル（1）を維持し、無数のデータ転送時にこの状態になる。

二、UARTプロトコル分析の核心目標

通信パラメータの検証：ボーレート、データビット、チェックビット、ストップビットの設定が一致しているかどうかを確認する（送信側が9600-8-N-1に設定されている場合、受信側が一致している必要がある）。

実際のボーレートが9600ではなく9610のようなボーレート偏差を検出すると、データがずれる可能性があります。

データのキャプチャと復号：元の波形をASCII文字、16進値などの可読フォーマットに変換します。

フレームエラー：停止ビット非ハイレベル（ノイズ干渉による停止ビットの低下など）。

検査エラー：受信データと検査ビットが一致しない（送信側が偶数検査とし、受信側の計算結果が奇である）。

オーバーフローエラー：受信バッファがいっぱいになり、新しいデータが破棄されました（高速通信や遅延シーンの処理に一般的）。

開始ビットが最初のデータビットに沿って下降する遅延がボーレート要件を満たしているかどうかをチェックします。

連続フレーム間の間隔（例えば10 ms）がデバイス応答時間要件を満たすことを確認します。

三、UARTプロトコル分析ツールと方法

1.論理分析器

利点：

−マルチチャネル同期捕捉（TX、RX、CTS／RTSなどの信号を同時に監視することができる）。

-UART復号エンジンを内蔵し、ASCII文字または16進データを直接表示します。

-トリガ条件（特定の文字列「ERROR」や特定のアドレスを取得するデータフレームなど）をサポートします。

操作手順：

-論理アナライザプローブをUARTに接続するTX（送信）線とRX（受信）線。

-サンプリングレートを設定します（少なくともボーレートの10倍、例えば115200ボーレートは≧1.152 MS/s）。

-エッジトリガやワードトリガ「0 x 41」（ASCII'A'）などのトリガ条件を設定します。

-データを取得して復号結果を表示し、エラーフラグがあるかどうかを確認します。

2.オシロスコープ（UART復号機能付き）

利点：

・信号波形の詳細（例えば、開始ビットの下降エッジの急峻度、ノイズレベル）を観察する。

−信号振幅を測定する（高レベル≧2.4 V、低レベル≦0.8 Vを確保し、TTL基準を満たす）。

操作手順：

-オシロスコーププローブをUARTのTXまたはRX線に接続します。

-UART復号機能を有効にし、ボーレートとデータフォーマットを設定します。

-波形のキャプチャと観察をトリガし、開始ビット、データビット、停止ビットのタイミング関係をチェックします。