UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)
UART 是一種異步收發傳輸器，是電腦硬體的一部分，將數據透過串列通訊和平行通訊間作傳輸轉換，沒有額外的 clock 資料，所以取樣頻率只能相近，不會相等，即非同步。
UART 通常用在與其他通訊接口 (如 EIA RS-232) 的連接上。
最精簡的情況下，具有收、送訊息的 UART，只需要使用兩根訊號線，如下：
TX (Transmitter)： 輸出訊號。
RX (Receiver)： 接收訊號。
下圖為 UART 線路範例，由兩個 UART 裝置組成：
裝置的 RX 要與另一個裝置的 TX 互接。
由於不使用時脈訊號來同步發送器和接收器裝置，所以兩個 UART 裝置是約定好使用相同的頻率，所以為 異步串行通信 或 非同步串行通信（Asynchronous serial communication），在 UART 使用的頻率稱為鮑率(BAUD rate)，可能為 9600、19200、 38400、115200、… Hz。
發送器根據其時脈訊號產生的位元流取代了時脈訊號，接收器使用其內部時脈訊號對輸入資料進行採樣。同步點是透過兩個裝置的相同串列傳輸速率來管理的。如果串列傳輸速率不同，發送和接收資料的時序可能會受影響，導致資料處理過程出現不一致。允許的串列傳輸速率差異最大值為10%，超過此值，位元的時序就會脫節。
當不傳輸資料時，UART TX 通常保持高電壓位準。
若要開始資料傳輸，UART TX 會將傳輸線從高位準拉到低位準並保持 1 個時脈週期，當 UART RX 檢測到高到低電壓躍遷時，便開始以串列傳輸速率對應的頻率讀取資料幀中的位元。
UART 傳輸資料時主要包含了起始位元、資料、parity bit 及停止位元，其中的資料從 LSB 先傳送。
「9600,8,N,1」這種設定，意思就是 9600 bps 的 baud rate、8 個資料位元，N 則代表沒有 parity bit，1 則是 1 個停止位元的意思。
UART 每一份資料的傳送都會重新靠 start bit 來同步字元的開始位置，因此 baud rate 的誤差不會累積。
在 UART 上傳輸 8 個 bit，還要加上一前一後的起始位元及停止位元，總共 2 個額外的位元。
因此 115200 bps 的 UART 上能傳送的頻寬是 115200/10 = 11520 byte/sec。
UART 的線路圖範例為：
實作注意事項
電壓等級：UART 訊號可支援 1.8 V 或 3.3 V 或 5 V。在連接之前，務必確認所需電壓等級，以避免硬體損壞。
RX 端多重連接：在簡單的廣播應用中，多個 RX 端連接是允許的。
要注意的是，每個 RX 輸入會對 TX 驅動端增加額外負載，包括輸入電容及少量電流消耗。
TX 端多重連接：多個 TX 端直接連接同一訊號線為不安全的操作。
例如：若 TX1 將訊號線拉高至 Vcc，同時 TX2 將訊號線拉低至 0 V，則可能形成 Vcc 與 GND 直接短路，造成硬體損壞。
如何對 UART Port 傳送、接收訊號
在 Linux 中，UART Driver 會針對每個 UART Port 生成各自的 device node。
針對這些 device node 進行讀、寫的操作，即可對 UART Port 進行接收、傳送訊息。
讀的操作可以用 cat 指令，寫的操作可以用 echo 或 printf 指令。
執行 minicom / microcom 則可同時進行讀寫。
UART Port 可能長出的 device node 如下：
/dev/ttyS* → onboard serial ports
/dev/ttyUSB* → USB-to-UART adapters
/dev/ttyAMA* or SoC-specific → embedded UARTs
/dev/ttyPS* → Xilinx Zynq or Zynq UltraScale + MPSoC platforms
透過 stty 指令，可以查看或修改 UART Driver 的設定。
查看 /dev/ttyS0 的設定：
# stty -F /dev/ttyS0
# stty -F /dev/ttyS0 -a
修改 /dev/ttyS0 的設定，設定 baud rate 為 115200，並關閉 hardware flow control (RTS/CTS)：
# stty -F /dev/ttyS0 115200 -crtscts
很重要的一點是，接收端跟傳送端的參數值要設定為一致，否則會無法正確傳送及接收訊息。
兩端參數值都設定完成後，可以透過 echo / printf 及 cat 指令直接從 device node 來傳送及接收訊息。
傳送 "abc" 到 /dev/ttyS0：
# echo "abc" > /dev/ttyS0
# printf "abc\n" > /dev/ttyS0
從 /dev/ttyS0 接收訊息：
# cat /dev/ttyS0
確認設定值沒問題後，則可以直接執行 minicom / microcom 程式來針對該 device node 傳送及接收訊息。
# minicom -b 115200 -D /dev/ttyS0
# microcom -s 115200 -p /dev/ttyS0
在使用 minicom / microcom 第一個最常遇到的問題時，在輸入資料時，看不到輸入的值，而誤以為功能不正常。
此時，只要確認接收端，看是否有收到資料，如果有收到，則表示功能正常。
Echo
在使用 minicom / microcom 時，看不到輸入的值跟 Echo 的機制有關，Echo 分為兩種模式：
local Echo：直接在發送端顯示輸入的資料，不管接收端是否有收到。
remote Echo：接收端在收到資料之後，會再把資料傳給發送端，此時發送端可以看到自己所輸入的資料。
local Echo 的功能，只有 minicom 有支援，執行 minicom 後，按下 "CTRL-A Z" 後，從選單中，可以看到設定 local Echo 的項目：
"local Echo on/off..E"
再按下 E 鍵，即可開啟或關閉 local Echo。
而 remote Echo 的功能，則不管是 minicom 或 microcom ，都沒有支援。
如果在發送端開啟了 local Echo 的功能，而接受端也有支援 remote Echo 功能的話，則在發送端會看到兩份的輸入資料。
例如："aabbccdd"。
Reference
UART、RS232、TTL关系浅析 RS232 vs TTL: Beginner Guide to Serial Communication Wiki: Serial port
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