Pamätajte si, kedy majú tlačiarne, myši, modemy hrubé káble s týmito obrovskými nepríjemnými konektormi? Tie, ktoré by mali byť doslova vložené do počítača? Len málo ľudí vie, že tieto komponenty UART boli použité na komunikáciu s počítačom. Tieto staré káble a konektory takmer úplne nahradili technológiou USB. Rozhrania UART, ktoré sú popísané v tomto článku, neodišli. Používajú sa v mnohých domácich elektronických projektoch na pripojenie čítačov kariet GPS, Bluetooth a RFID k Pi, Arduino alebo iným mikrokontrolérom.

Rozhranie UART: Popis

UART znamená univerzálny asynchrónny prijímač /vysielač. Toto nie je komunikačný protokol, ako napríklad SPI a I2C, ale fyzický obvod v mikrokontrolére. Hlavným účelom je prenos a prijímanie informácií. Jedným z najlepších pokrokov v technológii je, že používa iba dva drôty. Rozhranie UART je dve zariadenia, ktoré navzájom spolupracujú. Vysielač konvertuje informácie z riadiaceho zariadenia, ako je procesor, do sekvenčnej podoby, prenáša ju postupne na prijímajúci UART, ktorý konvertuje hodnotu na prijímacie zariadenie. Na prenos informácií medzi dvoma zariadeniami sú potrebné len dva drôty.

Komunikácia UART

UART RS485 prenáša dáta asynchrónne, čo znamená, že neexistuje žiadny signál na synchronizáciu výstupu bitov z vysielača do prijímača. Namiesto hodinového signálu pridá UART počiatočné a koncové bity prenášaného paketu. Tieto možnosti súurčiť začiatok a koniec dokumentu.


Keď UART prijíma štartovací bit, začne čítať prichádzajúce bity s určitou frekvenciou, známy ako prenosová rýchlosť. Rýchlosť prenosu údajov je miera rýchlosti, vyjadrená v jednotke merania, - bitov /s. Obe zariadenia by mali pracovať s približne rovnakou rýchlosťou prenosu. Rýchlosť prenosu medzi vysielacími a prijímacími zariadeniami sa môže líšiť o 10%. Oba zariadenia musia byť tiež nakonfigurované na prenos a príjem rovnakej štruktúry balíkov.

UART - Čo to je a ako to funguje?

UART, ktorý bude prenášať informácie, ho prijme z dátovej zbernice. Slúži na odosielanie informácií do iného zariadenia, ako je procesor, pamäť alebo mikrokontrolér. Po odoslaní UART prijíma paralelné dáta z dátovej zbernice, pridá štartovací bit, paritu a zastavovací bit vytvorením dátového paketu. Potom sa balík zobrazuje postupne v častiach. Akceptuje, že UART na svojom výstupe číta určité údaje. Získané nástrojom UART konvertuje informácie späť do paralelnej formy, odstráni štart a stop bitov. Nakoniec prijímací UART prenáša dátový paket paralelne s dátovou zbernicou na prijímacej strane. Prenosová linka sa zvyčajne drží pri vysokej úrovni napätia, keď neprenáša informácie. Na spustenie prenosu dát, vysielací UART ťahá prenosovú linku z vysokého na nízky jeden cyklus. Keď UART prechádza z vysokého na nízke napätie, začne čítať bity v dátovom rámci s prenosovou rýchlosťou.

TechnickýFunkcie

Základný systém UART poskytuje spoľahlivú, stredne rýchlu a plne duplexnú komunikáciu s tromi signálmi: Tx (prenášané sekvenčné dáta), Rx (odvodené sekvenčné dáta) a uzemnenie. Na rozdiel od iných protokolov, ako sú SPI a I2C, nie je potrebný žiadny hodinový signál, pretože používateľ poskytuje hardvér UART s požadovanými informáciami o čase. Typický dátový signál v popise rozhrania UART je jednoducho napätie, ktoré sa pohybuje medzi logicky nízkymi a logicky vysokými hodnotami. Prijímač môže správne prevádzať tieto logické stavy na digitálne údaje len vtedy, ak vie, kedy skúsiť signál. To sa dá ľahko vykonať pomocou samostatného hodinového signálu. Napríklad vysielač aktualizuje dátový signál na každej prednej strane prednej časti a potom prijímač produkuje vzorku údajov na každom zadnom okraji.

Kľúčové pojmy

Počiatočný bit je prvý bit jednobytového prenosu. To znamená, že dátová linka je mimo nečinnosti. Stav nečinnosti má obvykle logickú výšku, takže štartovací bit je logicky nízky. Počiatočná informácia o bitových bitoch. To znamená, že uľahčuje spojenie medzi prijímačom a vysielačom, ale nedodáva zmysluplné údaje. Stop bit - posledný bit jednobajtového prenosu. Jeho logická úroveň je rovnaká ako stav behu signálu, to znamená logické maximum.

Krok za krokom

Aby sa signalizovalo dokončenie dátového paketu posielaného UART, prepája linku na prenos údajov z nízkeho napätia na vysoké napätie na dvoch bitochDoba trvania. Popis rozhrania UART:

UART prenáša dáta paralelne s dátovou zbernicou a do dátového rámca pridá prvý bit, paritný bit a stop bit (y).

Celý paket sa posiela postupne od vysielania do prijímacieho UART, ktorý produkuje vzorku dátovej linky s predkonfigurovanou dátovou rýchlosťou.

Prijme, že UART odmieta počiatočný bit, paritný bit a stop bit z dátového rámca, konvertuje sériové dáta späť do paralelného stavu, prenáša ich do dátovej zbernice na strane príjemcu.

Konvertuje prijaté bajty z počítača cez paralelné obvody do jedného po sebe idúceho bitového toku pre výstupný prenos.

Keď vstup prenáša prúd sekvenčných bitov do bajtov, ktoré spracováva počítač.

Pridá paritný bit (ak je vybratý) odchádzajúci, kontroluje paritu vstupných bajtov (ak je vybraný), odmieta parita bit.

Pridáva oddeľovače na začiatok a koniec výstupu, odstraňuje ich z prichádzajúcich prenosov.

Výhody a nevýhody

Komunikačný protokol nie je dokonalý, ale UART je celkom dobrý v tom, čo robia. Tu sú niektoré výhody a nevýhody, ktoré vám pomôžu rozhodnúť, či vyhovujú vašim projektovým potrebám: Výhody:

Používajú sa len dva drôty.

Žiadny signál synchronizácie.

Má bit parity na kontrolu chýb.

Štruktúra dátového paketu sa môže zmeniť, ak sú na ňom nakonfigurované obe strany.

Dobre zdokumentovaná a široko používaná metóda.

Nevýhody:

Veľkosťdátový rámec je obmedzený na maximálne 9 bitov.

Nepodporuje viacero podriadených alebo viacerých hlavných systémov.

Okrem toho, prenosová rýchlosť každého rozhrania UDC Arduino musí byť navzájom v rozmedzí 10%.