Vmesnik UART: opis, uporaba

Ne pozabite, če imajo tiskalniki, miške, modemi debele kable s temi velikimi nerodnimi priključki? Tisti, ki bi jih dobesedno morali vstaviti v računalnik? Le malo ljudi ve, da so bile te komponente UART uporabljene za komunikacijo z računalnikom. Skoraj popolnoma zamenjali stare kable in priključke z USB tehnologijo. Vmesniki UART, ki so opisani v tem članku, niso izginili. Uporabljajo se v mnogih DIY projektih elektronike za povezavo čitalnikov GPS, Bluetooth in RFID kartic s Pi, Arduino ali drugimi mikrokontrolerji.


Vmesnik UART: Opis

UART pomeni univerzalni asinhroni sprejemnik /oddajnik. To ni komunikacijski protokol, kot sta SPI in I2C, ampak fizični krog v mikrokrmilniku. Glavni namen je prenos in sprejemanje informacij. Eden najboljših dosežkov v tehnologiji je, da uporablja samo dve žici.
Vmesnik UART sta dve napravi, ki medsebojno delujeta. Oddajnik pretvori informacijo iz krmilne naprave, kot je procesor, v zaporedno obliko, ki jo zaporedno prenaša na sprejemni UART, ki pretvori vrednost v sprejemno napravo. Za prenos informacij med dvema napravama sta potrebni le dve žici.

UART komunikacija

UART RS485 posreduje podatke asinhrono, kar pomeni, da ni signala za sinhronizacijo izhoda bitov od oddajnika do sprejemnika. Namesto signala ure UART dodaja začetni in končni bit prenosa paketa. Te možnosti sodoločite začetek in konec dokumenta.


Ko UART prejme začetni bit, začne brati vhodne bitove z določeno frekvenco, znano kot hitrost prenosa. Hitrost prenosa podatkov je merilo hitrosti, izražene v merski enoti, - bitov /s. Obe napravi morata delovati s približno enako hitrostjo prenosa. Hitrost prenosa med oddajnimi in sprejemnimi napravami se lahko spreminja za 10%.
Obe napravi morata biti konfigurirani tudi za prenos in sprejemanje iste strukture paketa.

UART - Kaj je in kako deluje?

UART, ki bo posredoval informacije, ga sprejme iz podatkovnega vodila. Uporablja se za pošiljanje informacij drugi napravi, kot so procesor, pomnilnik ali mikrokrmilnik. Po prenosu UART prejme paralelne podatke iz podatkovnega vodila, doda začetni bit, pariteto in stop bit z ustvarjanjem podatkovnega paketa. Nato se paket zaporedno prikaže v delih. Sprejema UART prebere nekaj podatkov v svojem izhodu. Pridobljeno z UART pretvori podatke nazaj v vzporedno obliko, odstrani začetne in zaustavitvene bitove. Končno, sprejemni UART oddaja podatkovni paket vzporedno s podatkovnim vodilom na sprejemni strani.
Prenosni vod je običajno na visoki ravni napetosti, če ne prenaša informacij. Za začetek prenosa podatkov oddajni UART potegne prenosno linijo iz visokega v nižji cikel. Ko UART prejme prehod z visoke na nizko napetost, začne branje bitov v podatkovnem okvirju s hitrostjo prenosa.

TehničnoOsnove

Osnovni sistem UART zagotavlja zanesljivo, zmerno hitrost, polno obojestransko komunikacijo s tremi signali: Tx (posredovani sekvenčni podatki), Rx (pridobljeni podatki o zaporedju) in zemljo. Za razliko od drugih protokolov, kot sta SPI in I2C, ni potreben noben taktni signal, ker uporabnik zagotavlja strojno opremo UART z zahtevanimi časovnimi informacijami. Tipični podatkovni signal v opisu vmesnika UART je preprosto napetost, ki se giblje med logičnimi nizkimi in logičnimi visokimi vrednostmi. Sprejemnik lahko pravilno pretvori ta logična stanja v digitalne podatke le, če ve, kdaj naj poskusi signal. To lahko enostavno izvedete z ločenim signalom ure. Na primer, oddajnik posodobi podatkovni signal na vsaki sprednji strani sprednje strani, nato pa sprejemnik izdela vzorec podatkov na vsakem zadnjem robu.

Ključni izrazi

Začetni bit je prvi bit enobajtnega prenosa. To pomeni, da podatkovna linija ni aktivna. Stanje nedejavnosti ima običajno logično višino, zato je začetni bit logično nizek. Začetni bitni bit storitvenih informacij. To pomeni, da olajša povezavo med sprejemnikom in oddajnikom, vendar ne prenaša pomembnih podatkov. Stop bit - zadnji del enobajtnega prenosa. Njena logična raven je enaka stanju mirovnega signala, to je logičnemu maksimumu.

Postopek po korakih

Da bi signalizirali dokončanje paketa podatkov, ki ga je poslal UART, povezuje linijo za prenos podatkov od nizke napetosti do visoke napetosti na dveh bitihTrajanje
Opis vmesnika UART:
  • UART posreduje podatke vzporedno s podatkovnim vodilom in doda začetni bit, paritetni bit in zaustavitveni bit (ov) v podatkovni okvir.
  • Celoten paket se pošilja zaporedno od oddajanja do sprejemnega UART, ki proizvaja vzorec podatkovne linije z vnaprej konfigurirano podatkovno hitrostjo.
  • Sprejema UART zavrne začetni bit, paritetni bit in zaustavitveni bit iz podatkovnega okvira, pretvori serijske podatke nazaj v vzporedne, jih pošlje na podatkovni vod na sprejemni strani.
  • Pretvori prejete bajte iz računalnika prek paralelnih tokokrogov v en zaporedni bitni tok za izhodni prenos.
  • Ko vhod prenaša tok zaporednih bitov v bajte, ki jih obdeluje računalnik.
  • Doda odhodni paritetni bit (če je izbran), preveri pariteto vhodnih bajtov (če je izbran), zavrne paritetni bit.
  • Doda razmejitelje na začetek in konec izhoda, jih odstrani iz vhodnih prenosov.
  • Prednosti in slabosti

    Komunikacijski protokol ni popoln, vendar je UART precej dober pri tem, kar počne. Tukaj je nekaj prednosti in slabosti, ki vam bodo pomagale pri odločanju, ali ustrezajo vašim projektnim potrebam: Prednosti:
  • Uporabljata se samo dve žici.
  • Ni signala sinhronizacije.
  • Ima paritetni bit za preverjanje napak.
  • Struktura podatkovnega paketa se lahko spremeni, če sta za to konfigurirani obe stranki.
  • Dobro dokumentirana in široko uporabljena metoda.
  • Slabosti:
  • Velikostpodatkovni okvir je omejen na največ 9 bitov.
  • Ne podpira več podrejenih ali več glavnih sistemov.
  • Poleg tega mora biti hitrost prenosa podatkov vsakega vmesnika UDC Arduino v medsebojnem povezovanju 10%.

    Sorodne publikacije