Pamiętaj, kiedy drukarki, myszy i modemy miałygrube kable z tymi ogromnymi niezgrabnymi złączami? Tych, które dosłownie trzeba było wkręcić do komputera? Niewiele osób wie, że te komponenty UART były używane do komunikacji z twoim komputerem. Prawie całkowicie zastąpił te stare kable i złącza technologią USB. Interfejsy UART opisane w tym artykule nie należą już do przeszłości. Są one wykorzystywane w wielu projektach elektroniki DIY do podłączenia czytników kart GPS, Bluetooth i RFID do Pi, Arduino lub innych mikrokontrolerów.
UART oznacza uniwersalny asynchronicznyodbiornik / nadajnik. To nie jest protokół komunikacyjny, taki jak SPI i I2C, ale fizyczny obwód w mikrokontrolerze. Głównym celem jest przekazywanie i otrzymywanie informacji. Jednym z najlepszych osiągnięć tej technologii jest to, że używa tylko dwóch przewodów.
Interfejs UART to dwa urządzenia, którekomunikować się ze sobą. Źródło nadawcze przekształca informację z urządzenia sterującego, takiego jak centralny procesor, na postać szeregową, przesyła ją w kolejności od odbiorczego układu UART, który przekształca wartości do urządzenia odbiorczego. Aby przesłać informacje między dwoma urządzeniami, potrzebne są tylko dwa przewody.
Transmisja UART RS485t dane asynchronicznie, co oznacza niesygnał do synchronizacji wyjścia bitów z urządzenia wysyłającego do odbiornika. Zamiast sygnału zegara, nadawczy układ UART dodaje początkowy i końcowy bit transmitowanego pakietu. Te parametry określają początek i koniec dokumentu.
Gdy odbierający UART wykrywa startbit, zaczyna odczytywać przychodzące bity z pewną częstotliwością, znaną jako szybkość transmisji. Szybkość przesyłania danych jest miarą prędkości wyrażonej w jednostce miary, bit / s. Oba urządzenia muszą działać z mniej więcej taką samą prędkością transmisji. Szybkość transmisji między urządzeniami wysyłającymi i odbierającymi może się różnić o 10%.
Oba przyrządy muszą być również skonfigurowane do przesyłania i odbierania tej samej struktury paczki.
UART, który będzie przekazywał informacje,odbiera je z magistrali danych. Służy do wysyłania informacji do innego urządzenia, takiego jak procesor, pamięć lub mikrokontroler. Po tym, jak UART odbiera dane równoległe z magistrali danych, dodaje trochę bitów początkowego, parzystości i stopu, tworząc pakiet danych. Następnie pakiet jest wyświetlany sekwencyjnie, w częściach. Odbierający układ UART odczytuje bit danych na jego wyjście. UART odbierający konwertuje informacje z powrotem do postaci równoległej, usuwa bit początkowy i stop bitów. Ostatecznie UART odbierający przesyła pakiet danych równolegle do magistrali danych po stronie odbiorczej.
Linia transmisyjna jest zwykle utrzymywana na wysokim poziomiepoziom napięcia, gdy nie przekazuje informacji. Aby rozpocząć przesyłanie danych, UART przekazujący odciąga linię transmisji od wysokiej do niskiej na jeden cykl zegara. Gdy odbiorczy układ UART wykryje przejście wysokiego do niskiego napięcia, zaczyna odczytywać bity w ramce danych z prędkością transmisji.
Podstawowy system UART zapewnia niezawodne,umiarkowana prędkość, komunikacja full-duplex z trzema sygnałami: Tx (przesyłane dane szeregowe), Rx (odebrane dane szeregowe) i masa. W przeciwieństwie do innych protokołów, takich jak SPI i I2C, sygnał zegara nie jest wymagany, ponieważ użytkownik dostarcza sprzętowi UART niezbędnych informacji o czasie.
Typowy sygnał danych w opisie interfejsu UARTJest to po prostu napięcie, które przebiega pomiędzy logiczną wartością niską a wysoką wartością logiczną. Odbiornik może poprawnie konwertować te stany logiczne na dane cyfrowe tylko wtedy, gdy wie, kiedy spróbować sygnału. Można to łatwo zrobić za pomocą oddzielnego sygnału zegarowego. Na przykład nadajnik aktualizuje sygnał danych na każdej krawędzi przedniej, a następnie odbiornik pobiera dane z każdej krawędzi spływu.
Bit początkowy jest pierwszym bitem transmisji jednobajtowej. Oznacza to, że linia danych opuszcza stan bezczynności. Stan bezczynności zwykle ma wysokość logiczną, więc bit początkowy jest logicznie niski.
Bit startowy jest informacją o usłudze. Oznacza to, że ułatwia on komunikację między odbiornikiem i nadajnikiem, ale nie przekazuje istotnych danych.
Bit stopu jest ostatnim bitem transferu jednobajtowego. Jego poziom logiczny jest taki sam jak stan bezczynności sygnału, to znaczy maksymalny logiczny.
Aby zasygnalizować ukończenie pakietu danych, wysyłający układ UART łączy łącze danych od niskiego napięcia do wysokiego napięcia przez dwa bity czasu trwania.
Opis interfejsu UART:
UART odbierający odbiera dane równolegle z magistrali danych i dodaje bit początkowy, bit parzystości i bit stopu do ramki danych.
Cały pakiet jest wysyłany sekwencyjnie od transmitującego do odbierającego UART, który pobiera linię danych ze wstępnie skonfigurowaną szybkością transmisji danych.
Odbierający układ UART odrzuca bit początkowy, bit parzystości i bit stopu z ramki danych, przekształca dane szeregowe z powrotem na równoległe, przesyła je do magistrali danych po stronie odbiorczej.
Konwertuje odebrane bajty z komputera za pomocą równoległych obwodów do jednego szeregowego strumienia bitowego dla transmisji wychodzącej.
Gdy przychodząca transmisja konwertuje szeregowy strumień bitów na bajty przetwarzane przez komputer.
Dodaje bit parzystości (jeśli został wybrany) z transmisji wychodzących, sprawdza parzystość przychodzących bajtów (jeśli wybrano), odrzuca bit parzystości.
Dodaje początkowe i końcowe separatory wychodzących, usuwa je z przychodzących przelewów.
Protokół komunikacji nie jest doskonały, ale UART jest całkiem niezły w tym, co robi. Oto kilka zalet i wad, które pomogą Ci zdecydować, czy spełniają one potrzeby twojego projektu:
Zalety:
Używane są tylko dwa przewody.
Brak sygnału synchronizacji.
Ma bit parzystości do sprawdzania błędów.
Strukturę pakietu danych można zmienić, jeśli obie strony są do niego skonfigurowane.
Dobrze udokumentowana i powszechnie stosowana metoda.
Wady:
Rozmiar ramki danych jest ograniczony do maksymalnie 9 bitów.
Nie obsługuje wielu podrzędnych lub wielu systemów nadrzędnych.
Ponadto szybkość przesyłania danych dla każdego interfejsu Arduino UART powinna być w granicach 10% względem siebie.
</ p>
