Sjetite se kada su pisači, miševi i modemi imalidebeli kabeli s tim ogromnim nespretnim priključcima? Oni koji su se doslovno morali ugurati u računalo? Malo ljudi zna da su se ove UART komponente koristile za komunikaciju s vašim računalom. USB tehnologija gotovo je potpuno zamijenila ove stare kablove i priključke. UART sučelja opisana u ovom članku nisu prošlost. Koriste se u mnogim DIY projektima elektronike za spajanje GPS, Bluetooth i čitača RFID kartica na Pi, Arduino ili druge mikrokontrolere.
UART sučelje: Opis
UART označava univerzalni asinkroniprijemnik / odašiljač. Ovo nije komunikacijski protokol poput SPI i I2C, već fizički krug u mikrokontroleru. Glavni je cilj prenošenje i primanje informacija. Jedan od najboljih tehnoloških dostignuća je taj što koristi samo dvije žice.
UART sučelje su dva uređaja kojameđusobno razmjenjuju podatke. Izvor odašilje informacije iz upravljačkog uređaja, kao što je središnji procesor, pretvara u serijski oblik, prenosi ih u slijedu u UART koji prima, koji pretvara vrijednosti za prijemni uređaj. Za prijenos informacija između dva uređaja potrebna su samo dva vodiča.
Uvod u UART komunikaciju
UART RS485 Prijenosт данные асинхронно, что означает отсутствие signal za sinkronizaciju izlaza bitova s odašiljača na prijemni. Umjesto takta, odašiljajući UART dodaje početne i završne bitove prenesenog paketa. Ove opcije određuju početak i kraj dokumenta.
Kad UART koji prima, otkrije početakbita, počinje čitati dolazne bitove specifičnom frekvencijom, poznatom i kao brzina bita. Brzina prijenosa podataka je mjera brzine izražena u jedinici mjere, - bit / s. Oba uređaja trebaju raditi pri približno istoj brzini prijenosa. Brzina prijenosa između odašiljača i prijemnih uređaja može varirati za 10%.
Oba uređaja također moraju biti konfigurirana za prijenos i primanje iste strukture paketa.
UART - što je to i kako djeluje?
UART, koji će prenositi informacije,dobiva ga iz sabirnice podataka. Koristi se za slanje informacija na drugi uređaj, poput procesora, memorije ili mikrokontrolera. Nakon što UART koji odašilje primi paralelne podatke iz sabirnice podataka, dodaje start, paritet i zaustavni bit, stvarajući podatkovni paket. Zatim se paket prikazuje uzastopno, u dijelovima. UART koji prima uzima čitanje podataka na izlaz. UART koji prima pretvara informacije natrag u paralelni oblik, briše početne i zaustavne bitove. Napokon, UART koji prima prima šalje paket podataka paralelno sa sabirnicom podataka na prijemnoj strani.
Dalekovod se obično drži visoko.naponska razina kad ne prenosi informacije. Za početak prijenosa podataka UART odašiljača povlači dalekovod od visokog do niskog u jednom taktu takta. Kad prijemni UART detektira prijelaz s visokog na niski napon, započinje čitanje bitova u okviru podataka s brzinom prijenosa.
Tehničke značajke
Базовая система UART обеспечивает надежную, umjerena brzina, puna dupleksna komunikacija s tri signala: Tx (proslijeđeni serijski podaci), Rx (primljeni serijski podaci) i zemljom. Za razliku od drugih protokola, poput SPI i I2C, signal sata nije potreban jer korisnik UART hardveru pruža potrebne informacije o vremenu.
Типичный сигнал данных в описании UART-интерфейса - to je samo napon koji ide između logički niske i logičke visoke vrijednosti. Prijemnik može ispravno pretvoriti ta logička stanja u digitalne podatke samo ako zna kada treba isprobati signal. To se lako može učiniti pomoću zasebnog sata. Na primjer, odašiljač ažurira podatkovni signal na svakom rubu prednje strane, a zatim prijemnik uzorkuje podatke na svakom padajućem rubu.
Ključni uvjeti
Početni bit je prvi bit jednog prenosa bajta.Ovo ukazuje da je podatkovna linija neaktivna. Stanje u praznom hodu obično ima logičku visinu, tako da je početni bit logično nizak.
Početni zalogaj je nadzemni bit. To znači da olakšava komunikaciju između prijemnika i odašiljača, ali ne prenosi smislene podatke.
Stop bit - posljednji zalogak jednog bajta. Njena logička razina ista je kao i stanje mirovanja signala, odnosno logički maksimum.
Postupak korak po korak
Da bi signalizirao završetak podatkovnog paketa, UART koji šalje podatke povezuje podatkovnu liniju s niskog napona na visoki napon u dva bita trajanja.
Opis UART sučelja:
UART za odašiljanje prima podatke paralelno iz sabirnice podataka i dodaje okvir podataka početni bit, paritetni bit i zaustavni bit (i).
Čitav se paket šalje uzastopno od predajnog do UART-a koji prima, koji odabire podatkovnu liniju s unaprijed konfiguriranom brzinom podataka.
UART koji prima, odbacuje bitove početka, pariteta i zaustavljanja iz okvira podataka, pretvara serijske podatke natrag u paralelu i prenosi ih na magistralnu mrežu na prijemnoj strani.
Pretvara primljeni bajt s računala paralelno u jedan serijski tok bita za odlazni prijenos.
Dolaznim prijenosom pretvara serijski bitni tok u bajte koje računalo obrađuje.
Dodaje bit pariteta (ako je odabran) odlaznih prijenosa, provjerava paritet dolaznih bajtova (ako je odabran), odbacuje bit pariteta.
Dodaje razdvajače početka i kraja odlaznih, uklanja ih od dolaznih transfera.
Prednosti i nedostaci
Komunikacijski protokol nije savršen, ali UART-i su prilično dobri u onome što rade. Evo nekoliko prednosti i nedostataka koji će vam pomoći da odlučite odgovaraju li potrebama vašeg projekta:
prednosti:
Koriste se samo dvije žice.
Nema signala sinkronizacije.
Sadrži bit pariteta za provjeru pogreške.
Struktura podatkovnog paketa može se promijeniti ako su za njega konfigurirane obje strane.
Dobro dokumentirana i široko korištena metoda.
nedostaci:
Veličina podatkovnog okvira ograničena je na maksimalno 9 bita.
Ne podržava više robova ili više matičnih sustava.
Pored toga, brzina prijenosa podataka za svako Arduino UART sučelje mora biti unutar 10% jedna od druge.
