UART интерфейс: описание, използване

Не забравяйте, когато принтерите, мишките, модемите имат дебели кабели с тези огромни неудобни връзки? Тези, които буквално би трябвало да бъдат вкарани в компютъра? Малко хора знаят, че тези UART компоненти са използвани за комуникация с компютъра. Почти напълно заменихме тези стари кабели и конектори с USB технология. UART интерфейсите, описани в тази статия, не са изчезнали. Те се използват в много проекти за електроника за свързване на GPS, Bluetooth и RFID карти на Pi, Arduino или други микроконтролери.


UART интерфейс: Описание

UART е универсален асинхронен приемник /предавател. Това не е комуникационен протокол, като SPI и I2C, а физическа схема в микроконтролера. Основната цел е да се предава и получава информация. Един от най-добрите постижения в областта на технологиите е, че той използва само два проводника.
UART интерфейсът е две устройства, които взаимодействат помежду си. Предавателят преобразува информацията от управляващото устройство, като процесора, в последователна форма, предава го последователно на приемащия UART, който преобразува стойността в приемащото устройство. За предаване на информация между две устройства се изискват само два проводника.

UART комуникация

UART RS485 предава данните асинхронно, което означава, че няма сигнал за синхронизиране на изхода на битовете от предавателя към приемника. Вместо тактовия сигнал UART добавя началния и крайния битове на предавания пакет. Тези опции саопределят началото и края на документа.


Когато UART получи начален бит, той започва да чете входящи битове с определена честота, известна като скоростта на предаване. Скоростта на пренос на данни е мярка за скоростта, изразена в единица за измерване, - битове /сек. И двете устройства трябва да работят с приблизително еднаква скорост на предаване. Скоростта на предаване между излъчващите и приемащите устройства може да варира с 10%.
И двете устройства трябва да бъдат конфигурирани да предават и получават една и съща структура на пакета.

UART - Какво е това и как работи?

UART, който ще предава информация, го получава от шината за данни. Той се използва за изпращане на информация до друго устройство, като например процесор, памет или микроконтролер. След предаването на UART получава паралелни данни от шината за данни, той добавя начален бит, паритет и стоп бит чрез създаване на пакет данни. След това пакетът се показва последователно, на части. Приема UART чете малко данни в изхода си. Получава се от UART, преобразува информацията обратно в паралелна форма, премахва началния и крайния бит. И накрая, приемащата UART предава пакет данни паралелно на шината за данни на приемащата страна.
Предавателната линия обикновено се поддържа на високо ниво на напрежение, когато не предава информация. За да започне предаването на данни, предаващият UART издърпва предавателната линия от висок към нисък цикъл. Когато UART получи преход от високо към ниско напрежение, той започва да чете бита в информационния кадър с скоростта на предаване.

ТехническиХарактеристики

Базовата система UART осигурява надеждна, умерена скорост, пълна дуплексна комуникация с три сигнала: Tx (предадени последователни данни), Rx (получени данни за последователността) и земята. За разлика от други протоколи като SPI и I2C, не се изисква тактов сигнал, тъй като потребителят предоставя хардуер на UART с необходимата информация за времето. Типичен сигнал за данни в описанието на UART интерфейса е просто напрежение, което се движи между логически ниски и логически високи стойности. Приемникът може правилно да преобразува тези логически състояния в цифрови данни само ако знае кога да опитате сигнала. Това може да се направи лесно, като се използва отделен часовник. Например, предавателят актуализира сигнала за данни на всеки фронт на предната част и след това приемникът произвежда извадка от данни на всеки заден ръб.

Ключови термини

Първоначалният бит е първият бит от еднобайтово предаване. Това показва, че линията за данни е извън активността. Състоянието на неактивност обикновено има логическа височина, така че началният бит е логически нисък. Първоначална битова информация за услугата. Това означава, че улеснява връзката между приемника и предавателя, но не предава смислени данни. Стоп бит - последната част от еднобайтовото предаване. Неговото логическо ниво е същото като състоянието на неактивен сигнал, т.е. логическият максимум.

Процедура стъпка по стъпка

За да сигнализира за завършването на пакета данни, изпратен от UART, той свързва линията за предаване на данни от ниско напрежение до високо напрежение над два битапродължителност.
Описание на UART интерфейса:
  • UART предава данните паралелно на шината за данни и добавя първоначалния бит, бита за паритет и стоп бита (ите) към кадъра за данни.
  • Целият пакет се изпраща последователно от предаването към приемащия UART, който произвежда извадка от линията за данни с предварително конфигурирана скорост на данни.
  • Приема, че UART отхвърля първоначалния бит, бита за паритет и стоп-бита от кадъра за данни, преобразува серийните данни обратно в паралел, предава ги на шината за данни на приемащата страна.
  • Преобразува получените байтове от компютър през паралелни вериги в един последователен битов поток за изходно предаване.
  • Когато входът предава потока от последователни битове в байтовете, които се обработват от компютъра.
  • Добавя изходящ бит за четност (ако е избран), проверява паритета на входните байтове (ако е избран), отхвърля бита за паритет.
  • Добавя разделители към началото и края на изхода, премахва ги от входящите предавания.
  • Предимства и недостатъци

    Комуникационният протокол не е съвършен, но UART е доста добър в това, което правят. Ето някои от предимствата и недостатъците, които ще ви помогнат да решите дали отговарят на нуждите на вашия проект: Предимства:
  • Използват се само два проводника.
  • Няма синхронизиращ сигнал.
  • Има бит за проверка на грешки.
  • Структурата на пакета данни може да бъде променена, ако и двете страни са конфигурирани за него.
  • Добре документиран и широко използван метод.
  • Недостатъци:
  • Размеррамката за данни е ограничена до максимум 9 бита.
  • Не поддържа множество подчинени или множество главни системи.
  • Освен това скоростта на пренос на данни за всеки UDC интерфейс на Arduino трябва да бъде в рамките на 10% един от друг.

    Свързани публикации