Ricorda quando avevano stampanti, mouse e modemcavi spessi con questi enormi connettori scomodi? Quelli che dovevano letteralmente rovinare il computer? Poche persone sanno che questi componenti UART sono stati usati per comunicare con il tuo computer. La tecnologia USB ha quasi completamente sostituito questi vecchi cavi e connettori. Le interfacce UART descritte in questo articolo non appartengono al passato. Sono utilizzati in molti progetti di elettronica fai-da-te per collegare lettori di schede GPS, Bluetooth e RFID a Pi, Arduino o altri microcontrollori.
Interfaccia UART: descrizione
UART sta per universale asincronoricevitore / trasmettitore. Questo non è un protocollo di comunicazione come SPI e I2C, ma un circuito fisico in un microcontrollore. L'obiettivo principale è quello di trasmettere e ricevere informazioni. Uno dei migliori progressi tecnologici è che utilizza solo due fili.
Un'interfaccia UART è due dispositivi chescambiare dati tra loro. La sorgente di trasmissione converte le informazioni dal dispositivo di controllo, come il processore centrale, in forma seriale, le trasmette in ordine sequenziale all'UART ricevente, che converte i valori per il dispositivo ricevente. Sono necessari solo due fili per trasferire informazioni tra due dispositivi.
Introduzione alla comunicazione UART
Trasmissione RS485 UARTt dati in modo asincrono che significa nosegnale per sincronizzare l'uscita dei bit dal dispositivo trasmittente a quello ricevente. Invece di un segnale di clock, l'UART trasmittente aggiunge i bit di inizio e fine del pacchetto trasmesso. Queste opzioni determinano l'inizio e la fine del documento.
Quando l'UART ricevente rileva un iniziobit, inizia a leggere i bit in entrata a una frequenza specifica, nota come bit rate. La velocità di trasferimento dei dati è una misura della velocità espressa in un'unità di misura, - bit / s. Entrambi i dispositivi dovrebbero funzionare approssimativamente alla stessa velocità di trasmissione. La velocità di trasmissione tra i dispositivi di trasmissione e ricezione può variare del 10%.
Entrambi i dispositivi devono anche essere configurati per trasmettere e ricevere la stessa struttura di pacchetti.
UART: cos'è e come funziona?
UART, che sta per trasmettere informazioni,ottiene dal bus dati. Viene utilizzato per inviare informazioni a un altro dispositivo, ad esempio un processore, una memoria o un microcontrollore. Dopo che l'UART trasmittente riceve dati paralleli dal bus dati, aggiunge un bit di inizio, parità e stop, creando un pacchetto di dati. Quindi il pacchetto viene visualizzato in sequenza, in parti. L'UART ricevente legge un bit di dati sul suo output. L'UART ricevente converte le informazioni in forma parallela, elimina i bit di avvio e arresto. Infine, l'UART ricevente trasmette il pacchetto di dati parallelamente al bus di dati sul lato di ricezione.
La linea di trasmissione è generalmente tenuta alta.livello di tensione quando non trasmette informazioni. Per iniziare a trasmettere dati, l'UART trasmittente tira la linea di trasmissione dall'alto verso il basso in un ciclo di clock. Quando l'UART ricevente rileva una transizione da alta a bassa tensione, inizia a leggere i bit in un frame di dati con una velocità di trasmissione.
Caratteristiche tecniche
Il sistema UART di base offre affidabilità,velocità moderata, comunicazione full duplex con tre segnali: Tx (dati seriali trasmessi), Rx (dati seriali ricevuti) e terra. A differenza di altri protocolli, come SPI e I2C, non è richiesto alcun segnale di clock perché l'utente fornisce le informazioni di tempo necessarie all'hardware UART.
Segnale di dati tipico nella descrizione dell'interfaccia UART- è solo la tensione che va tra un valore logico basso e un valore logico alto. Il ricevitore può convertire correttamente questi stati logici in dati digitali solo se sa quando provare il segnale. Questo può essere fatto facilmente usando un orologio separato. Ad esempio, il trasmettitore aggiorna il segnale dati su ciascun lato anteriore, quindi il ricevitore campiona i dati su ciascun fronte discendente.
Termini chiave
Il bit iniziale è il primo bit di un trasferimento a byte singolo.Ciò indica che la linea dati è inattiva. Lo stato inattivo di solito ha un'altezza logica, quindi il bit iniziale è logicamente basso.
Il bit di avvio è il sovraccarico. Ciò significa che facilita la comunicazione tra il ricevitore e il trasmettitore, ma non trasmette dati significativi.
Stop bit: l'ultimo bit di una trasmissione a byte singolo. Il suo livello logico è uguale allo stato inattivo del segnale, ovvero il massimo logico.
Procedura dettagliata
Per segnalare il completamento di un pacchetto di dati, l'UART di invio collega la linea dati da bassa tensione ad alta tensione per due bit di durata.
Descrizione dell'interfaccia UART:
L'UART trasmittente riceve i dati in parallelo dal bus dati e aggiunge il bit di avvio, bit di parità e bit di arresto al frame di dati.
L'intero pacchetto viene inviato in sequenza dalla trasmissione all'UART ricevente, che seleziona una linea dati con una velocità dati preconfigurata.
L'UART ricevente scarta il bit di avvio, il bit di parità e il bit di stop dal frame di dati, converte i dati seriali in parallelo, trasferendoli sul bus dati sul lato di ricezione.
Converte i byte ricevuti da un computer in parallelo in un singolo flusso di bit seriale per la trasmissione in uscita.
Con un trasferimento in entrata, converte un flusso di bit seriale in byte elaborati dal computer.
Aggiunge un bit di parità (se ne è stato selezionato uno) delle trasmissioni in uscita, controlla la parità dei byte in arrivo (se selezionato), scarta il bit di parità.
Aggiunge i separatori dell'inizio e della fine dell'uscita, li rimuove dai trasferimenti in entrata.
Vantaggi e svantaggi
Il protocollo di comunicazione non è perfetto, ma gli UART sono abbastanza bravi in quello che fanno. Ecco alcuni pro e contro per aiutarti a decidere se si adattano alle esigenze del tuo progetto:
vantaggi:
Vengono utilizzati solo due fili.
Nessun segnale di sincronizzazione.
Ha un bit di parità per il controllo degli errori.
La struttura di un pacchetto di dati può essere modificata se entrambi i lati sono configurati per esso.
Metodo ben documentato e ampiamente utilizzato.
svantaggi:
La dimensione del frame di dati è limitata a un massimo di 9 bit.
Non supporta più slave o più sistemi master.
Inoltre, la velocità di trasferimento dei dati di ciascuna interfaccia UART di Arduino deve essere compresa entro il 10% l'una dall'altra.
