Nezapomeňte, kdy mají tiskárny, myši, modemy tlusté kabely s těmito obrovskými nepříjemnými konektory? Ty, které by měly být doslova vloženy do počítače? Málokdo ví, že tyto komponenty UART byly použity pro komunikaci s počítačem. Tyto staré kabely a konektory téměř nahrazují technologií USB. Rozhraní UART, které jsou popsány v tomto článku, neodstoupily. Používají se v mnoha DIY elektronických projektech pro připojení čteček GPS, Bluetooth a RFID karet Pi, Arduino nebo jiných mikrokontrolérů.

UART rozhraní: Popis

UART znamená univerzální asynchronní přijímač /vysílač. Není to komunikační protokol, jako je SPI a I2C, ale fyzický obvod v mikrokontroléru. Hlavním účelem je přenos a příjem informací. Jedním z nejlepších pokroků v technologii je to, že používá pouze dva dráty. Rozhraní UART je dvě zařízení, která vzájemně spolupracují. Vysílač převádí informace z řídicího zařízení, jako je procesor, do sekvenční podoby, přenáší je postupně na přijímací UART, který převádí hodnotu na přijímací zařízení. Pro přenos informací mezi dvěma zařízeními jsou vyžadovány pouze dva vodiče.

Komunikace UART

UART RS485 vysílá data asynchronně, což znamená, že neexistuje žádný signál pro synchronizaci výstupu bitů z vysílače do přijímače. Místo hodinového signálu přidává UART počáteční a koncové bity přenášeného paketu. Tyto možnosti jsouurčuje začátek a konec dokumentu.


Když UART přijme počáteční bit, začne číst příchozí bit s určitou frekvencí, známou jako přenosová rychlost. Rychlost přenosu dat je měřítko rychlosti, vyjádřeno v měrné jednotce, - bitů /s. Obě zařízení by měly pracovat s přibližně stejnou rychlostí přenosu. Rychlost přenosu mezi vysílacími a přijímacími zařízeními se může lišit o 10%. Obě zařízení musí být nakonfigurována tak, aby přenášely a přijímaly stejnou strukturu balíčků.

UART - Co to je a jak to funguje?

UART, který přenáší informace, jej přijímá z datové sběrnice. Používá se k odesílání informací do jiného zařízení, jako je procesor, paměť nebo mikrořadič. Po vyslání UART obdrží paralelní data z datové sběrnice, přidá počáteční bit, paritu a bit stop tím, že vytvoří datový paket. Pak se balíček zobrazí v částech. Přijme, že UART na výstupu čte trochu dat. Získané nástrojem UART konvertuje informace zpět do paralelního tvaru, odstraní počáteční a stopové bity. Nakonec přijímá UART datový paket paralelně s datovou sběrnicí na přijímací straně. Přenosová linka je obvykle držena na úrovni vysokého napětí, když nepřenáší informace. Pro spuštění přenosu dat přenáší vysílač UART přenosovou linku z jednoho na jeden cyklus. Když UART přijme přechod z vysokého na nízké napětí, začne číst bity v datovém rámci s přenosovou rychlostí.

TechnickéVlastnosti

Základnový systém UART poskytuje spolehlivou, středně rychlou, plně duplexní komunikaci se třemi signály: Tx (vysílaná sekvenční data), Rx (odvozená sekvenční data) a uzemnění. Na rozdíl od jiných protokolů, jako jsou SPI a I2C, není vyžadován žádný hodinový signál, protože uživatel poskytuje hardware UART s požadovanou časovou informací. Typickým datovým signálem v popisu rozhraní UART je prostě napětí, které se pohybuje mezi logicky nízkými a logicky vysokými hodnotami. Přijímač může správně převést tyto logické stavy na digitální data pouze tehdy, když ví, kdy vyzkoušet signál. To lze snadno provést pomocí samostatného hodinového signálu. Například vysílač aktualizuje datový signál na každé přední straně přední části a pak přijímač vytvoří vzorek dat na každém zadním okraji.

Klíčové pojmy

Počáteční bit je první bit jednoho bajtového přenosu. To znamená, že datová linka je mimo nečinnost. Stav nečinnosti má obvykle logickou výšku, takže počáteční bit je logicky nízký. Počáteční bitová informace o službě. To znamená, že usnadňuje spojení mezi přijímačem a vysílačem, ale nepřenáší smysluplné údaje. Stop bit - poslední bit jednobajtového přenosu. Jeho logická úroveň je stejná jako stav klidového signálu, tedy logické maximum.

Krok za krokem

Pro signalizaci dokončení datového paketu odeslaného UART spojuje linku přenosu dat z nízkého napětí s vysokým napětím přes dva bityDoba trvání Popis rozhraní UART:

UART přenáší data paralelně s datovou sběrnicí a přidá počáteční bit, parita bit a stop bit (y) do datového rámce.

Celý paket je odeslán postupně od vysílání k přijímacím UART, který produkuje vzorek datové linky s předem nakonfigurovanou datovou rychlostí.

Přijme, že UART odmítne počáteční bit, paritní bit a stop bit z datového rámce, převede sériová data zpět na paralelní a přenáší je do datové sběrnice na přijímací straně.

Převede přijaté bajty z počítače přes paralelní obvody do jednoho po sobě jdoucího bitového toku pro výstupní přenos.

Když vstup přenáší proud sekvenčních bitů do bajtů zpracovávaných počítačem.

Přidá bit parity (pokud je vybrán), kontroluje paritu vstupních bajtů (pokud je vybrán), odmítne paritní bit.

Přidá oddělovače ke startu a konci výstupu, odstraňuje je z příchozích přenosů.

Výhody a nevýhody

Komunikační protokol není dokonalý, ale UART je docela dobrý v tom, co dělají. Zde jsou některé výhody a nevýhody, které vám pomohou rozhodnout, zda vyhovují vašim potřebám projektu: Výhody:

Používají se pouze dva kabely.

Bez synchronizačního signálu.

Má bit parity pro kontrolu chyb.

Struktura datového paketu může být změněna, pokud jsou pro ni konfigurovány obě strany.

Dobře zdokumentovaná a široce používaná metoda.

Nevýhody:

Velikostdatový rámec je omezen maximálně na 9 bitů.

Nepodporuje více podřízených nebo více hlavních systémů.

Navíc rychlost přenosu dat u každého rozhraní UDC Arduino musí být navzájem v rozmezí 10%.