OSNOVE UART KOMUNIKACIJE: 16 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:06

Se spomnite, kdaj so imeli tiskalniki, miške in modemi debele kable s temi ogromnimi nerodnimi priključki? Tiste, ki jih je bilo treba dobesedno priviti v računalnik? Te naprave so verjetno uporabljale UART za komunikacijo z računalnikom. Medtem ko je USB skoraj v celoti nadomestil te stare kable in priključke, UART zagotovo niso preteklost. UART -je boste uporabili v številnih projektih elektronike DIY za povezovanje modulov GPS, modulov Bluetooth in modulov bralnika kartic RFID z Raspberry Pi, Arduino ali drugimi mikrokrmilniki.

UART pomeni univerzalni asinhroni sprejemnik/oddajnik. To ni komunikacijski protokol, kot sta SPI in I2C, ampak fizično vezje v mikrokrmilniku ali samostojna IC. Glavni namen UART je prenos in sprejemanje serijskih podatkov.

Ena najboljših stvari pri UART -u je, da za prenos podatkov med napravami uporablja le dve žici. Načela UART so enostavna za razumevanje, če pa niste prebrali prvega dela te serije, Osnove komunikacijskega protokola SPI, je to morda dober začetek.

1. korak: UVOD V UART KOMUNIKACIJO

Pri komunikaciji UART dva UART -a komunicirata neposredno med seboj. Oddajni UART pretvori vzporedne podatke iz krmilne naprave, kot je CPU, v serijsko obliko, jih posreduje v sprejemni UART, ki nato pretvori serijske podatke nazaj v vzporedne podatke za sprejemno napravo. Za prenos podatkov med dvema UART -a sta potrebni le dve žici. Podatki tečejo od zatiča Tx oddajnega UART do zatiča Rx sprejemnega UART:

2. korak: Pretok podatkov od Tx Pin -a oddajnega UART do Rx Pin -a sprejemnega UART -a:

3. korak:

UART prenašajo podatke asinhrono, kar pomeni, da ni signala ure, ki bi sinhroniziral izhod bitov od oddajnega UART do vzorčenja bitov s strani sprejemnega UART. Namesto signala ure oddaja UART prenosnemu paketu podatkov doda začetni in končni bit. Ti biti določajo začetek in konec podatkovnega paketa, tako da sprejemni UART ve, kdaj naj začne brati bite.

Ko sprejemni UART zazna začetni bit, začne brati dohodne bite na določeni frekvenci, znani kot baud rate. Baud rate je merilo hitrosti prenosa podatkov, izraženo v bitih na sekundo (bps). Oba UART -a morata delovati s približno enako hitrostjo prenosa. Hitrost prenosa med oddajnimi in sprejemnimi UART se lahko razlikuje le za približno 10%, preden se časi bitov preveč oddaljijo.

4. korak:

Oba UART -a morata biti tudi konfigurirana za prenos in sprejem iste strukture podatkovnih paketov.

5. korak: KAKO DELUJE UART

UART, ki bo prenašal podatke, prejme podatke iz podatkovnega vodila. Podatkovno vodilo se uporablja za pošiljanje podatkov v UART z drugo napravo, kot je CPU, pomnilnik ali mikrokrmilnik. Podatki se prenašajo iz podatkovnega vodila v oddajni UART vzporedno. Ko oddajni UART dobi vzporedne podatke iz podatkovnega vodila, doda začetni bit, bit paritete in zaustavitveni bit ter ustvari podatkovni paket. Nato se podatkovni paket zaporedno izpisuje, bit za bit na pin Tx. Prejemnik UART prebere podatkovni paket po bit na svojem Rx zatiču. Prejemnik UART nato pretvori podatke nazaj v vzporedno obliko in odstrani začetni bit, paritetni bit in zaključni bit. Nazadnje sprejemni UART prenese podatkovni paket vzporedno s podatkovnim vodilom na sprejemnem koncu:

6. korak: Slika, kako deluje UART

7. korak:

UART posredovani podatki so organizirani v pakete. Vsak paket vsebuje 1 začetni bit, 5 do 9 podatkovnih bitov (odvisno od UART), izbirni paritetni bit in 1 ali 2 zaustavitvena bita:

8. korak: UART posredovani podatki so organizirani v sliko paketov

9. korak:

ZAČNI BIT

Prenos podatkov UART se običajno zadržuje na visoki napetosti, kadar ne prenaša podatkov. Za začetek prenosa podatkov oddajni UART potegne daljnovod od visokega do nizkega za en cikel ure. Ko sprejemni UART zazna prehod visoke na nizko napetost, začne brati bite v podatkovnem okviru pri frekvenci hitrosti prenosa.

OKVIR PODATKOV

Podatkovni okvir vsebuje dejanske podatke, ki se prenašajo. Če je uporabljen paritetni bit, je lahko dolg 5 bitov do 8 bitov. Če se ne uporablja paritetni bit, je lahko podatkovni okvir dolg 9 bitov. V večini primerov se podatki najprej pošljejo z najmanj pomembnim bitom.

PARITETNOST

Parnost opisuje parnost ali čudnost števila. Paritetni bit je način, da prejemnik UART pove, ali so se med prenosom spremenili kateri koli podatki. Bite lahko spremenite z elektromagnetnim sevanjem, neskladnimi hitrostmi prenosa ali prenosom podatkov na dolge razdalje. Ko sprejemni UART prebere podatkovni okvir, šteje število bitov z vrednostjo 1 in preveri, ali je vsota sodo ali liho število. Če je bit parnosti 0 (parna pariteta), mora biti 1 bit v podatkovnem okvirju skupaj sodo število. Če je paritetni bit 1 (liha parnost), mora biti 1 bit v podatkovnem okvirju skupaj liho število. Ko se paritetni bit ujema s podatki, UART ve, da pri prenosu ni bilo napak. Če pa je paritetni bit 0 in je vsota liha; ali pa je paritetni bit 1, vsota pa soda, UART ve, da so se biti v podatkovnem okviru spremenili.

STOP BITS

o signalizira konec podatkovnega paketa, pošiljatelj UART vsaj dva bitna trajanja prenaša podatkovni vod od nizke do visoke napetosti.

10. korak: KORAKI UART UDOBJA

1. Oddajni UART prejema podatke vzporedno s podatkovnega vodila:

11. korak: UART prenaša slike vzporedno s podatkovnega vodila

12. korak: 2. Oddajni UART v podatkovni okvir doda začetni bit, paritetni bit in zaustavitveni bit (e):

Korak 13: 3. Celoten paket je serijsko poslan od oddajnega UART do sprejemnega UART. sprejemni UART vzorči podatkovno linijo pri vnaprej konfigurirani hitrosti prenosa:

14. korak: 4. sprejemni UART zavrže začetni bit, paritetni bit in zaustavitveni bit iz podatkovnega okvirja:

Korak 15: 5. sprejemni UART pretvori serijske podatke nazaj v vzporedno in jih prenese v podatkovno vodilo na sprejemnem koncu:

Korak 16: PREDNOSTI IN PREDNOSTI UARTS

Noben komunikacijski protokol ni popoln, vendar so UART zelo dobri v tem, kar počnejo. Tu je nekaj prednosti in slabosti, ki vam bodo pomagale pri odločitvi, ali ustrezajo potrebam vašega projekta ali ne:

PREDNOSTI

Uporablja samo dve žici. Signal ure ni potreben. Ima parni bit, ki omogoča preverjanje napak. Strukturo podatkovnega paketa je mogoče spremeniti, dokler sta zanj nastavljeni obe strani. Dobro dokumentirana in široko uporabljena metoda NEDAVNOSTI

Velikost podatkovnega okvirja je omejena na največ 9 bitov Ne podpira več podrejenih ali več glavnih sistemov Hitrosti prenosa vsakega UART morajo biti znotraj 10% drug od drugega Nadaljujte na tretji del te serije, Osnove Komunikacijski protokol I2C za spoznavanje drugih načinov komuniciranja elektronskih naprav. Ali če še niste, si oglejte prvi del, Osnove komunikacijskega protokola SPI.

In kot vedno, mi sporočite v komentarjih, če imate vprašanja ali kaj drugega za dodati! Če vam je bil ta članek všeč in si želite ogledati več podobnih, sledite

S spoštovanjem

M. Junaid