Помните, когда у принтеров, мышей и модемов были biezi kabeļi ar šiem milzīgajiem neērtajiem savienotājiem? Tie, kuriem burtiski vajadzēja ieskrūvēt datoru? Tikai daži cilvēki zina, ka šie UART komponenti tika izmantoti, lai sazinātos ar datoru. USB tehnoloģija ir gandrīz pilnībā aizstājusi šos vecos kabeļus un savienotājus. Šajā rakstā aprakstītās UART saskarnes nav pagātne. Tos izmanto daudzos DIY elektronikas projektos, lai savienotu GPS, Bluetooth un RFID karšu lasītājus ar Pi, Arduino vai citiem mikrokontrolleriem.
UART saskarne: apraksts
UART nozīmē universālu asinhronouztvērējs Raidītājs. Šis nav komunikācijas protokols, piemēram, SPI un I2C, bet gan fiziska ķēde mikrokontrollerī. Galvenais mērķis ir informācijas pārsūtīšana un saņemšana. Viens no labākajiem tehnoloģiskajiem sasniegumiem ir tas, ka tajā tiek izmantoti tikai divi vadi.
UART interfeiss ir divas ierīcesapmainieties ar datiem savā starpā. Raidošais avots pārveido informāciju no vadības ierīces, piemēram, centrālā procesora, seriālā formā, pārraida to secīgā secībā uz saņēmēju UART, kas pārveido saņēmējas ierīces vērtības. Lai pārsūtītu informāciju starp divām ierīcēm, nepieciešami tikai divi vadi.
Ievads UART komunikācijā
UART RS485 raidītājst dati asinhroni, kas nozīmē nēsignāls bitu izvades sinhronizēšanai no raidīšanas ierīces uz saņēmēju. Laika signāla vietā raidītājs UART pievieno pārraidītās paketes sākuma un beigu bitus. Šīs opcijas nosaka dokumenta sākumu un beigas.
Kad saņēmējs UART nosaka sākumubitu, tas sāk lasīt ienākošos bitus noteiktā frekvencē, kas pazīstama kā bitu pārraides ātrums. Datu pārsūtīšanas ātrums ir ātruma mērs, kas izteikts mērvienībā, - bit / s. Abām ierīcēm jādarbojas aptuveni ar vienādu datu pārraides ātrumu. Pārraides ātrums starp raidīšanas un uztveršanas ierīcēm var atšķirties par 10%.
Abas ierīces ir arī jākonfigurē, lai pārsūtītu un saņemtu to pašu pakešu struktūru.
UART - kas tas ir un kā tas darbojas?
UART, kas pārraidīs informāciju,to iegūst no datu kopnes. To izmanto, lai nosūtītu informāciju uz citu ierīci, piemēram, procesoru, atmiņu vai mikrokontrolleri. Pēc tam, kad raidošais UART saņem paralēlu informāciju no datu kopnes, tas pievieno sākuma, paritātes un beigu bitu, izveidojot datu paketi. Tad iepakojums tiek parādīts secīgi, pa daļām. Saņemošais UART nolasa datu bitu izvadei. Saņemošais UART pārvērš informāciju atpakaļ paralēlajā formā, izdzēš sākuma un beigu bitus. Visbeidzot, saņēmējs UART pārraida datu paketi paralēli datu kopai saņēmējpusē.
Pārvades līnija parasti tiek turēta augstu.sprieguma līmenis, kad tas nepārraida informāciju. Lai sāktu datu pārsūtīšanu, UART, kas pārraida, vienā pulksteņa ciklā pārraida pārvades līniju no augstas uz zemu. Kad uztverošais UART uztver pāreju no augsta uz zemu spriegumu, tas sāk lasīt bitus datu kadrā ar pārsūtīšanas ātrumu.
Tehniskās iespējas
Pamata UART sistēma nodrošina uzticamu,mērens ātrums, pilna dupleksa komunikācija ar trim signāliem: Tx (pārsūtīti sērijas dati), Rx (saņemti sērijas dati) un zeme. Atšķirībā no citiem protokoliem, piemēram, SPI un I2C, pulksteņa signāls nav vajadzīgs, jo lietotājs nodrošina nepieciešamo laika informāciju UART aparatūrai.
Tipisks datu signāls UART saskarnes aprakstā- tas ir tikai spriegums, kas iet starp loģiski zemu un loģiski augstu vērtību. Uztvērējs var pareizi pārveidot šos loģiskos stāvokļus ciparu datos tikai tad, ja viņš zina, kad jāizmēģina signāls. To var viegli izdarīt, izmantojot atsevišķu pulksteni. Piemēram, raidītājs atjaunina datu signālu katrā malas malā, un pēc tam uztvērējs ņem datus no katras krītošās malas.
Pamatjēdzieni
Sākuma bits ir viena baita pārsūtīšanas pirmais bits.Tas norāda, ka datu līnija ir neaktīva. Dīkstāves stāvoklim parasti ir loģisks augstums, tāpēc sākuma bits ir loģiski zems.
Sākuma bits ir pieskaitāmais bits. Tas nozīmē, ka tas atvieglo saziņu starp uztvērēju un raidītāju, bet nesūta nozīmīgus datus.
Stop bit - viena baita pārraides pēdējais bits. Tās loģiskais līmenis ir tāds pats kā signāla dīkstāves stāvoklī, tas ir, loģiskais maksimums.
Soli pa solim procedūra
Lai signalizētu par datu paketes pabeigšanu, nosūtošais UART savieno datu līniju no zema sprieguma uz augstu spriegumu divu bitu laikā.
UART interfeisa apraksts:
Raidošais UART saņem datus paralēli no datu kopnes un datu rāmim pievieno sākuma bitu, paritātes bitu un beigu bitu.
Visa pakete tiek nosūtīta secīgi no nosūtīšanas uz saņēmēju UART, kas izvēlas datu līniju ar iepriekš konfigurētu datu pārraides ātrumu.
Saņemošais UART atmet sākuma, paritātes un beigu bitus no datu rāmja, pārveido seriālos datus atpakaļ uz paralēliem un pārsūta tos uz datu kopu saņēmējā pusē.
No datora saņemtos baitus pārveido paralēli vienā sērijas bitu straumē izejošajai pārraidei.
Ar ienākošo pārsūtīšanu tas pārveido sērijas bitu straumi baitos, kurus dators apstrādā.
Pievieno izejošo pārraidījumu paritātes bitu (ja tāds tika izvēlēts), pārbauda ienākošo baitu paritāti (ja tas ir izvēlēts), izmet paritātes bitu.
Pievieno izejošo sākuma un beigu atdalītājus, noņem tos no ienākošajiem pārsūtījumiem.
Priekšrocības un trūkumi
Komunikācijas protokols nav ideāls, taču UART diezgan labi izprot to, ko viņi dara. Šeit ir daži plusi un mīnusi, kas palīdzēs jums izlemt, vai tie atbilst jūsu projekta vajadzībām:
Priekšrocības:
Tiek izmantoti tikai divi vadi.
Nav sinhronizācijas signāla.
Tam ir paritātes bits kļūdu pārbaudei.
Datu pakešu struktūru var mainīt, ja tam ir konfigurētas abas puses.
Labi dokumentēta un plaši izmantota metode.
Trūkumi:
Datu rāmja lielums nedrīkst pārsniegt 9 bitus.
Neatbalsta vairākus vergus vai vairākas galvenās sistēmas.
Katra Arduino UART datu pārraides ātrumam jābūt 10% robežās viens no otra.
