プリンター、マウス、およびモデムがそれらの巨大な厄介なコネクタを備えた太いケーブル？文字通りコンピューターにねじ込まなければならなかったもの？これらのUARTコンポーネントがコンピューターとの通信に使用されたことを知っている人はほとんどいません。 USBテクノロジは、これらの古いケーブルとコネクタをほぼ完全に置き換えました。この記事で説明するUARTインターフェースは過去のものではありません。 GPS、Bluetooth、RFIDカードリーダーモジュールをPi、Arduino、またはその他のマイクロコントローラーに接続するために、多くのDIYエレクトロニクスプロジェクトで使用されています。
UARTインターフェース：説明
UARTはUniversal Asynchronousの略ですレシーバートランスミッター。これは、SPIやI2Cのような通信プロトコルではなく、マイクロコントローラー内の物理回路です。主な目的は、情報を送受信することです。テクノロジーの最高の進歩の1つは、2本のワイヤーしか使用しないことです。
UARTインターフェースは、相互にデータを交換します。送信元は、中央処理装置などの制御デバイスからの情報をシリアル化し、受信したUARTに順番に送信して、UARTが値を受信デバイスに変換します。 2つのデバイス間で情報を転送するのに必要な線は2本だけです。
UART通信の概要
UART RS485送信tデータは非同期です。つまり、送信機から受信機へのビットの出力を同期させる信号。送信UARTは、クロック信号の代わりに、送信パケットの開始ビットと終了ビットを追加します。これらのパラメータは、ドキュメントの最初と最後を定義します。
受信UARTが開始を検出したときビットでは、ボーレートと呼ばれる特定のレートで着信ビットの読み取りを開始します。ボーレートは、測定単位（ビット/秒）で表されるボーレートの測定値です。両方のデバイスは、ほぼ同じボーレートで動作するはずです。送信デバイスと受信デバイスの間の伝送速度は10％異なる場合があります。
どちらのデバイスも、同じパケット構造を送受信するように構成する必要があります。
UART-それは何ですか、どのように機能しますか？
情報を送信するUARTデータバスから取得します。プロセッサ、メモリ、マイクロコントローラなどの別のデバイスに情報を送信するために使用されます。送信UARTがデータバスからパラレルデータを受信すると、スタート、パリティ、ストップビットを追加してデータパケットを作成します。その後、パケットは1つずつ順番に出力されます。受信UARTは、そのピンにデータのビットを読み取ります。受信UARTは情報をパラレル形式に変換し直し、スタートビットとストップビットを削除します。最後に、受信UARTはデータパケットを受信側のデータバスに並行して送信します。
送電線は通常高く保たれます情報を送信しない場合の電圧レベル。データ送信を開始するために、送信UARTは1クロックサイクルで送信ラインをハイからローにプルします。受信UARTが高電圧から低電圧への遷移を検出すると、ボーレートでデータフレームのビットの読み取りを開始します。
技術的特徴
基本的なUARTシステムは信頼性が高く、Tx（送信シリアルデータ）、Rx（受信シリアルデータ）、グランドの3つの信号による中速、全二重通信。 SPIやI2Cなどの他のプロトコルとは異なり、ユーザーが必要なタイミング情報をUARTハードウェアに提供するため、クロック信号は必要ありません。
UARTインターフェースの説明における典型的なデータ信号単にロジックローとロジックハイの間の電圧です。レシーバは、信号をサンプリングするタイミングがわかっている場合にのみ、これらの論理状態をデジタルデータに正しく変換できます。これは、個別のクロック信号を使用して簡単に実現できます。たとえば、トランスミッタはすべての立ち上がりエッジでデータ信号を更新し、レシーバは各立ち下がりエッジでデータをサンプリングします。
主な用語
スタートビットは、シングルバイト転送の最初のビットです。 これは、データラインがアイドル状態から抜け出していることを示します。アイドル状態は通常論理ハイであるため、スタートビットは論理ローです。
開始ビットはサービス情報のビットです。つまり、レシーバーとトランスミッター間の通信は容易になりますが、意味のあるデータは送信されません。
ストップビットは、シングルバイト転送の最後のビットです。その論理レベルは、信号のアイドル状態、つまり論理最大値と同じです。
ステップバイステップの手順
データパケットの完了を通知するために、送信UARTは2ビットの期間、データラインを低電圧から高電圧に接続します。
UARTインターフェースの説明：
送信UARTはデータバスから並列にデータを取得し、スタートビット、パリティビット、ストップビットをデータフレームに追加します。
パケット全体が送信から受信UARTに順次送信され、UARTは事前に設定されたボーレートでデータラインをサンプリングします。
受信UARTは、データフレームからスタートビット、パリティビット、およびストップビットを破棄し、シリアルデータをパラレルに変換して、受信側のデータバスに送信します。
並列方式でコンピュータから受信したバイトを、送信送信用の1つのシリアルビットストリームに変換します。
着信送信時に、シリアルビットストリームをコンピューターが処理するバイトに変換します。
パリティビット（選択した場合）を送信送信に追加し、着信バイトのパリティ（選択した場合）をチェックし、パリティビットを破棄します。
発信転送の開始セパレーターと終了セパレーターを追加し、着信転送から削除します。
利点と欠点
通信プロトコルは完全ではありませんが、UARTはその機能に優れています。以下は、プロジェクトのニーズに合うかどうかを判断するのに役立ついくつかの長所と短所です。
利点：
2本のワイヤーのみが使用されます。
同期信号なし。
エラーチェック用のパリティビットがあります。
データパケットの構造は、両側で構成されている場合に変更できます。
十分に文書化され、広く使用されている方法。
欠点：
データフレームサイズは最大9ビットに制限されています。
複数のスレーブまたは複数のマスターシステムはサポートしていません。
また、各Arduino UARTのボーレートは互いに10％以内でなければなりません。
