低速信号设计之 UART 篇

在服务器这个高速运转的电子系统中，高速信号往往是关注的焦点，但低速信号同样扮演着不可或缺的角色。UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器）作为一种经典的低速串行通信总线，凭借其结构简单、成本低等优势，在服务器领域有着广泛而重要的应用。本文将围绕 UART 总线在服务器中的应用场景、工作原理、关键参数、设计及布局布线注意事项、典型应用案例等方面展开详细介绍。​

一、服务器应用场景​

UART 总线在服务器中主要用于短距离、低速率的通信，常见的应用场景包括以下几个方面：​

服务器的控制台管理：

管理员可以通过 UART 接口连接服务器的控制台，实现对服务器的配置、监控和故障排查等操作。在服务器启动过程中，BIOS（基本输入输出系统）的启动信息、操作系统的引导信息等都会通过 UART 接口输出到控制台，方便管理员了解服务器的启动状态。​

服务器内部模块间的通信：

服务器内部存在多个功能模块，如电源模块、风扇模块、存储模块等，这些模块之间有时需要进行简单的数据交互，UART 总线可以满足这种低速率的通信需求。例如，电源模块可以通过 UART 向主板传输自身的工作状态信息，如输出电压、电流、温度等，主板则可以根据这些信息对电源模块进行控制和管理。​

服务器与外部设备的通信：

在一些特定场景下，服务器需要与外部的低速设备进行通信，如门禁系统、传感器设备等，UART 总线可以作为两者之间的通信桥梁，实现数据的传输。​

二、工作原理​

UART 总线采用异步通信方式，不需要时钟信号来同步数据传输，而是通过在数据帧中加入起始位和停止位来实现数据的同步。其工作原理主要包括数据的发送和接收两个过程。​