UART интерфейс: описание, използване

Не забравяйте, че принтерите, мишките и модемите имат дебели кабели с тези огромни конектори? Тези, които буквално трябваше да се вкарат в компютъра? Малко хора знаят, че тези компоненти на UART са били използвани за комуникация с компютъра ви. Почти напълно замени тези стари кабели и съединители с USB технология. Интерфейсите на UART, описани в тази статия, не са нещо от миналото. Те се използват в много проекти за електроника DIY за свързване на GPS, Bluetooth и RFID четци за карти към Pi, Arduino или други микроконтролери.

Интерфейс UART: описание

UART означава универсален асинхронен приемник / предавател. Това не е комуникационен протокол, като SPI и I2C, а физическа схема в микроконтролера. Основната цел е да се предават и получават информация. Едно от най-добрите постижения на технологията е, че използва само два проводника.

Интерфейсът UART е две устройства, които обменят данни един с друг. Предавателният източник преобразува информацията от управляващото устройство, като централния процесор, в серийна форма, предава го последователно в приемащата UART, която преобразува стойностите в приемащото устройство. За да прехвърляте информация между две устройства, са необходими само два кабела.

Въведение в UART комуникацията

Предаване на UART RS485t данните са асинхронни, което означава, че няма сигнал за синхронизиране на изхода на битовете от изпращащото устройство към получателя. Вместо часовника, предаващият UART добавя началния и крайния битове на предавания пакет. Тези параметри определят началото и края на документа.

Когато приемникът UART открие стартов бит, той започва да чете входящите битове с определена честота, известна като скорост на предаване. Скоростта на предаване на данни е мярка за скоростта, изразена в мерна единица, битове / сек. И двете устройства трябва да работят при приблизително една и съща скорост на предаване. Процентът на предаване между изпращащото и приемащото устройство може да се различава с 10%.

И двата инструмента трябва да бъдат конфигурирани да предават и получават една и съща структура на пакета.

UART - какво е това и как работи?

UART, който ще предаде информация, ще го получи от автобуса за данни. Използва се за изпращане на информация до друго устройство, като процесор, памет или микроконтролер. След като предаващият UART получи паралелни данни от информационната шина, той добавя малко битове за старт, паритет и спиране, като създава пакет данни. След това пакетът се показва последователно, на части. Получаващият UART чете бита за данни към изхода си. Получаващият UART конвертира информацията обратно в паралелна форма, премахва началния бит и спиращите битове. Накрая приемащата UART предава пакета данни паралелно на информационната шина на приемащия край.

Предавателната линия обикновено се държи на високо напрежение, когато не предава информация. За да стартирате преноса на данни, предаващата UART издърпва предавателната линия от високо към ниско за един часовников цикъл. Когато приемащият UART открие преход от високо към ниско напрежение, той започва да чете битовете в кадъра с данни при скорост на предаване.

Технически характеристики

Основната UART система осигурява надеждна, умерена скорост и пълна дуплексна комуникация с три сигнала: Tx (предавани серийни данни), Rx (получени серийни данни) и земята. За разлика от други протоколи, като SPI и I2C, не се изисква часовников сигнал, тъй като потребителят предоставя хардуера UART с необходимата информация за времето.

Типичен сигнал за данни в описанието на интерфейса UART е просто напрежение, което се движи между логическо ниско и логично висока стойност. Приемникът може правилно да преобразува тези логически състояния в цифрови данни само ако знае кога да опита сигнала. Това лесно може да се направи с помощта на отделен часовников сигнал. Например, предавателят актуализира сигнала за данни на всеки край на предната част, а след това приемникът взема проби от данните за всеки заден край.

Ключови термини

Началният бит е първият бит на еднобайтово предаване. Това показва, че линията за данни излиза от състояние на неактивност. Неактивното състояние обикновено има логическа височина, така че началният бит е логически нисък.

Началният бит е малко информация за услугата. Това означава, че улеснява комуникацията между приемника и предавателя, но не предава значими данни.

Спиращият бит е последният бит на еднобайтово предаване. Неговото логическо ниво е същото като неактивното състояние на сигнала, т.е. логическият максимум.

Процедура стъпка по стъпка

За да сигнализира за завършването на пакета данни, изпращащият UART свързва връзка за данни от ниско напрежение с високо напрежение за продължителност от два бита.

Описание на интерфейса UART:

1. Предаващият UART приема паралелно данни от информационната шина и добавя към библиотеката данни стартовия бит, бита на паритета и спиращите бита (ите).

2. Целият пакет се изпраща последователно от предавателната към приемащата UART, която изважда линията за данни с предварително зададената скорост на предаване на данни.

3. 
   
   
   

   Приемащият UART изхвърля стартов бит, бит за четност и бит за прекратяване на рамката на данни, преобразува серийни данни обратно към паралелен ги храни към шина за данни на приемащата страна.

4. Преобразува получените байтове от компютъра през паралелни вериги в един сериен битов поток за изходящо предаване.

5. Когато входящото предаване преобразува сериен битов поток в байтове, които компютърът обработва.

6. Добавя битов бит (ако е избран) на изходящите предавания, проверява паритета на входящите байтове (ако е избран), изхвърля бита за паритет.

7. Добавя начални и крайни разделители на изходящите и ги премахва от входящите трансфери.

Предимства и недостатъци

Комуникационен протокол не са перфектни, но UART са доста добри в това, което правят. Ето някои предимства и недостатъци, които ще помогнат да решите дали те отговарят на нуждите на вашия проект:

предимства:

• Използват се само два проводника.

• Няма синхронизиращ сигнал.

• Има паритет за проверка на грешки.

• Структурата на пакета данни може да се промени, ако и двете страни са конфигурирани за него.

• Добре документиран и широко използван метод.

недостатъци:

• Размерът на рамката за данни е ограничен до максимум 9 бита.

• Не поддържа множество подчинени или множество главни системи.

Освен това скоростта на предаване на данни на всеки UART интерфейс Arduino трябва да бъде в рамките на 10% един от друг.