全双工操作(独立的串行接收和发送寄存器)
异步或同步操作
主机或从机提供时钟的同步操作
高精度的波特率发生器
支持5,6,7,8,或9个数据位和1个或2个停止位
硬件支持的奇偶校验操作
数据过速检测
帧错误检测
噪声滤波，包括错误的起始位检测，以及数字低通滤波器
三个独立的中断：发送结束中断,发送数据寄存器空中断，以及接收结束中断
多处理器通讯模式
倍速异步通讯模式

1.UDR——USART I/O数据寄存器

USART发送数据缓冲寄存器和USART接收数据缓冲寄存器共享相同的I/O地址，称为USART数据寄存器或UDR。将数据写入UDR时实际操作的是发送数据缓冲器存器(TXB)，读UDR时实际返回的是接收数据缓冲寄存器(RXB)的内容。在5、6、7比特字长模式下，未使用的高位被发送器忽略，而接收器则将它们设置为0。只有当UCSRA寄存器的UDRE标志置位后才可以对发送缓冲器进行写操作。如果UDRE没有置位，那么写入UDR的数据会被USART发送器忽略。当数据写入发送缓冲器后，若移位寄存器为空，发送器将把数据加载到发送移位寄存器。然后数据串行地从TxD引脚输出。
接收缓冲器包括一个两级FIFO，一旦接收缓冲器被寻址FIFO就会改变它的状态。因此不要对这一存储单元使用读-修改-写指令(SBI和CBI)。使用位查询指令(SBIC和SBIS)时也要小心，因为这也有可能改变FIFO的状态。
2.UCSRA——USART控制和状态寄存器A

          RXC      TXC       UDRE      FE      DOR       PE      U2X      MPCM

位7——RXC：USART接收结束
接收缓冲器中有未读出的数据时RXC置位，否则清零。接收器禁止时，接收缓冲器被刷新，导致RXC清零。RXC标志可用来产生接收结束中断(见对RXCIE位的描述)。
位 6——TXC：USART发送结束
发送移位缓冲器中的数据被送出，且当发送缓冲器(UDR)为空时TXC置位。执行发送结束中断时TXC标志自动清零，也可以通过写1进行清除操作。TXC标志可用来产生发送结束中断(见对TXCIE位的描述)。
位 5——UDRE：USART数据寄存器空
UDRE标志指出发送缓冲器(UDR)是否准备好接收新数据。UDRE为1说明缓冲器为空，已准备好进行数据接收。UDRE标志可用来产生数据寄存器空中断(见对UDRIE位的描述)。复位后UDRE置位，表明发送器已经就绪。
位 4——FE：帧错误
如果接收缓冲器接收到的下一个字符有帧错误，即接收缓冲器中的下一个字符的第一个停止位为0，那么FE置位。这一位一直有效直到接收缓冲器(UDR)被读取。当接收到的停止位为1时，FE标志为0。对UCSRA进行写入时，这一位要写0。
位3——DOR：数据溢出
数据溢出时DOR置位。当接收缓冲器满(包含了两个数据)，接收移位寄存器又有数据，若此时检测到一个新的起始位，数据溢出就产生了。这一位一直有效直到接收缓冲器(UDR)被读取。对UCSRA进行写入时，这一位要写0。
位 2——PE：奇偶校验错误
当奇偶校验使能(UPM1=1)，且接收缓冲器中所接收到的下一个字符有奇偶校验错误时UPE置位。这一位一直有效直到接收缓冲器(UDR)被读取。对UCSRA进行写入时，这一位要写0。
位 1——U2X：倍速发送
这一位仅对异步操作有影响。使用同步操作时将此位清零。此位置1可将波特率分频因子从16降到8，从而有效的将异步通信模式的传输速率加倍。
位 0–MPCM：多处理器通信模式
设置此位将启动多处理器通信模式。MPCM置位后，USART接收器接收到的那些不包含地址信息的输入帧都将被忽略。发送器不受MPCM设置的影响。

3.UCSRB——USART控制和状态寄存器B

            RXCIE        TXCIE       UDRIE        RXEN      TXEN      UCSZ2      RXB8    TXB8

位7——RXCIE：接收结束中断使能
置位后使能RXC中断。当RXCIE为1，全局中断标志位SREG置位，UCSRA寄存器的RXC亦为1时可以产生USART接收结束中断。

位6——TXCIE：发送结束中断使能
置位后使能TXC中断。当TXCIE为1，全局中断标志位SREG置位，UCSRA寄存器的TXC亦为1时可以产生USART发送结束中断。
位5——UDRIE：USART数据寄存器空中断使能
置位后使能UDRE中断。当UDRIE为1，全局中断标志位SREG置位，UCSRA寄存器的UDRE亦为1时可以产生USART数据寄存器空中断。
位 4——RXEN：接收使能
置位后将启动USART接收器。RxD引脚的通用端口功能被USART功能所取代。禁止接收器将刷新接收缓冲器，并使FE、DOR及PE标志无效。
位 3——TXEN：发送使能
置位后将启动将启动USART发送器。TxD引脚的通用端口功能被USART功能所取代。TXEN清零后，只有等到所有的数据发送完成后发送器才能够真正禁止，即发送移位寄存器与发送缓冲寄存器中没有要传送的数据。发送器禁止后，TxD引脚恢复其通用I/O功能。
位 2——UCSZ2：字符长度
UCSZ2与UCSRC寄存器的UCSZ1:0结合在一起可以设置数据帧所包含的数据位数(字符长度)。
位 1——RXB8：接收数据位8
对9位串行帧进行操作时，RXB8是第9个数据位。读取UDR包含的低位数据之前首先要读取RXB8。
位 0——TXB8：发送数据位8
对9位串行帧进行操作时，TXB8是第9个数据位。写UDR之前首先要对它进行写操作。

4.UCSRC——USART控制和状态寄存器C

                 URSEL      UMSEL      UPM1      UPM0      USBS      UCSZ1      UCSZ0      UCPOL

UCSRC寄存器与UBRRH寄存器共用相同的I/O地址。

位 7——URSEL：寄存器选择
通过该位选择访问UCSRC寄存器或UBRRH寄存器。当读UCSRC时，该位为1；当写UCSRC时，URSEL为1。
位6——UMSEL：USART模式选择
通过这一位来选择同步或异步工作模式。

            UMSEL                        模式
                0                          异步操作
                1                          同步操作

位  5:4——UPM[1:0]：奇偶校验模式
这两位设置奇偶校验的模式并使能奇偶校验。如果使能了奇偶校验，那么在发送数据，发送器都会自动产生并发送奇偶校验位。对每一个接收到的数据，接收器都会产生一奇偶值，并与UPM0所设置的值进行比较。如果不匹配，那么就将UCSRA中的PE置位。

        UPM1           UPM0               奇偶模式
           0                  0                       禁止
           0                  1                      保留
           1                  0                     偶校验
           1                  1                     奇校验

位 3——USBS：停止位选择
通过这一位可以设置停止位的位数。接收器忽略这一位的设置。

                           USBS             停止位位数
                               0                        1
                               1                        2

位2:1——UCSZ[1:0]：字符长度
UCSZ1:0与UCSRB寄存器的UCSZ2结合在一起可以设置数据帧包含的数据位数(字符长度)。

                  UCSZ2             UCSZ1          UCSZ0             字符长度
                      0                      0                   0                      5位
                      0                      0                   1                      6位
                      0                      1                   0                      7位
                      0                      1                   1                      8位
                      1                      0                   0                     保留
                      1                      0                   1                     保留
                      1                      1                   0                     保留
                      1                      1                   1                      9位

位 0——UCPOL：时钟极性
这一位仅用于同步工作模式。使用异步模式时，将这一位清零。UCPOL设置了输出数据的改变和输入数据采样，以及同步时钟XCK之间的关系。

       UCPOL        发送数据的改变(TxD引脚的输出)             接收数据的采样(RxD引脚的输入)
           0                         XCK上升沿                                                   XCK下降沿
           1                         XCK下降沿                                                   XCK上升沿

5.UBRRL和UBRRH——USART波特率寄存器

UCSRC寄存器与UBRRH寄存器共用相同的I/O地址。

位15——URSEL：寄存器选择
通过该位选择访问UCSRC寄存器或UBRRH寄存器。当读UBRRH时，该位为0；当写UBRRH时，URSEL为0。

位 14:12——保留位
这些位是为以后的使用而保留的。为了与以后的器件兼容，写UBRRH时将这些位清零。
位 11:0——UBRR1[1:0]：USART波特率寄存器
这个12位的寄存器包含了USART的波特率信息。其中UBRRH包含了USART波特率高4位，UBRRL包含了低8位。波特率的改变将造成正在进行的数据传输受到破坏。写UBRRL将立即更新波特率分频器。