Vergeet niet wanneer de printers, muizen en modems haddendikke kabels met deze enorme lastige connectoren? Degenen die letterlijk in de computer moesten worden geschroefd? Weinig mensen weten dat deze UART-componenten werden gebruikt om met uw computer te communiceren. Deze oude kabels en connectoren bijna volledig vervangen met USB-technologie. De UART-interfaces die in dit artikel worden beschreven, behoren niet tot het verleden. Ze worden in veel doe-het-zelf-elektronica-projecten gebruikt om GPS-, Bluetooth- en RFID-kaartlezers aan te sluiten op Pi, Arduino of andere microcontrollers.
UART staat voor universele asynchroneontvanger / zender. Dit is geen communicatieprotocol, zoals SPI en I2C, maar een fysiek circuit in de microcontroller. Het belangrijkste doel is om informatie te verzenden en te ontvangen. Een van de beste prestaties van de technologie is dat hij maar twee draden gebruikt.
De UART-interface bestaat uit twee apparatencommuniceren met elkaar. De zendbron zet de informatie van de stuurinrichting zoals CPU, in het serialize brengt deze achtereenvolgens naar de ontvangende UART, waarin de waarden omgezet in het ontvangende apparaat. Voor het overbrengen van informatie tussen twee apparaten zijn slechts twee draden nodig.
UART RS485-verzendingt gegevens asynchroon, wat betekent neesignaal om de uitvoer van de bits van het verzendende apparaat naar de ontvanger te synchroniseren. In plaats van het kloksignaal voegt de verzendende UART de start- en eindbits van het verzonden pakket toe. Deze parameters bepalen het begin en het einde van het document.
Wanneer de ontvangende UART een start detecteertbit, begint het de inkomende bits te lezen met een bepaalde frequentie, de transmissiesnelheid. De gegevensoverdrachtssnelheid is een maat voor de snelheid uitgedrukt in een maateenheid, bit / s. Beide apparaten moeten werken met ongeveer dezelfde transmissiesnelheid. De overdrachtssnelheid tussen de verzendende en ontvangende apparaten kan met 10% verschillen.
Beide instrumenten moeten ook worden geconfigureerd om dezelfde pakketstructuur te verzenden en te ontvangen.
UART, die informatie gaat verzenden,ontvangt het van de databus. Het wordt gebruikt om informatie naar een ander apparaat te verzenden, zoals een processor, geheugen of microcontroller. Nadat de verzendende UART parallelle gegevens ontvangt van de databus, voegt het een beetje start-, pariteits- en stopbits toe, waarmee een gegevenspakket wordt gemaakt. Vervolgens wordt het pakket in delen weergegeven. De ontvangende UART leest het databit naar zijn uitvoer. De ontvangende UART converteert de informatie terug naar een parallelle vorm, verwijdert het startbit en stopbits. Ten slotte verzendt de ontvangende UART het datapakket parallel aan de databus aan het ontvangende einde.
De transmissielijn wordt meestal op een hoge waarde gehoudenspanningsniveau wanneer het geen informatie verzendt. Om de gegevensoverdracht te starten, trekt de verzendende UART de transmissielijn van hoog naar laag gedurende één klokcyclus. Wanneer de ontvangende UART een overgang van hoge naar lage spanning detecteert, begint deze de bits in het dataframe te lezen met een baudsnelheid.
Het basis UART-systeem biedt een betrouwbare,gematigde snelheid, full-duplex communicatie met drie signalen: Tx (verzonden seriële data), Rx (ontvangen seriële data) en aarde. In tegenstelling tot andere protocollen, zoals SPI en I2C, is geen kloksignaal vereist, omdat de gebruiker de UART-hardware de nodige tijdinformatie verstrekt.
Een typisch gegevenssignaal in de UART-interfacebeschrijvingIs gewoon een spanning die tussen een logische lage en een logische hoge waarde gaat. De ontvanger kan deze logische toestanden alleen correct in digitale gegevens omzetten als deze weet wanneer het signaal moet worden geprobeerd. Dit kan eenvoudig worden gedaan met behulp van een afzonderlijk kloksignaal. De zender werkt bijvoorbeeld het datasignaal bij aan elke rand van de voorkant en vervolgens ponst de ontvanger de gegevens op elke achterrand.
Het startbit is het eerste bit van een single-bytetransmissie. Dit geeft aan dat de datalijn de inactieve status verlaat. De rusttoestand heeft meestal een logische hoogte, dus het startbit is logisch laag.
Het startbit is het stukje service-informatie. Dit betekent dat het de communicatie tussen de ontvanger en de zender vergemakkelijkt, maar geen betekenisvolle gegevens uitzendt.
Het stopbit is het laatste bit van een overdracht van één byte. Het logische niveau is hetzelfde als de inactieve status van het signaal, dat wil zeggen, het logische maximum.
Om de voltooiing van een gegevenspakket te signaleren, verbindt de verzendende UART een datalink van een lage spanning naar een hoge spanning gedurende twee bits van duur.
Beschrijving van de UART-interface:
De verzendende UART ontvangt data parallel van de databus en voegt de startbit, pariteitsbit en stopbits aan het dataframe toe.
Het gehele pakket wordt sequentieel verzonden van de verzendende naar de ontvangende UART, die de gegevenslijn bemonstert met de vooraf geconfigureerde gegevenssnelheid.
De ontvangende UART verwerpt het startbit, het pariteitsbit en het stopbit uit het dataframe, converteert de seriële gegevens weer parallel en verzendt deze naar de databus aan de ontvangende zijde.
Converteert ontvangen bytes van de computer via parallelle circuits naar één seriële bitstroom voor uitgaande verzending.
Wanneer een binnenkomende transmissie een seriële bitstroom omzet in bytes die de computer verwerkt.
Voegt een pariteitsbit toe (indien geselecteerd) van uitgaande verzendingen, controleert de pariteit van binnenkomende bytes (indien geselecteerd), verwerpt het pariteitsbit.
Voegt begin- en eindscheidingstekens van uitgaand toe, verwijdert ze van inkomende overdrachten.
Het communicatieprotocol is niet perfect, maar UART is behoorlijk goed in wat ze doen. Hier zijn enkele voor- en nadelen die zullen helpen om te beslissen of ze voldoen aan de behoeften van uw project:
voordelen:
Er worden slechts twee draden gebruikt.
Geen synchronisatiesignaal.
Heeft een pariteitsbit voor foutcontrole.
De structuur van het datapakket kan worden gewijzigd als beide kanten hiervoor zijn geconfigureerd.
Goed gedocumenteerde en veel gebruikte methode.
nadelen:
De grootte van het dataframe is beperkt tot maximaal 9 bits.
Ondersteunt geen meerdere ondergeschikte of meerdere master-systemen.
Bovendien moet de gegevensoverdrachtsnelheid van elke UART-interface Arduino binnen 10% van elkaar liggen.
</ p>
