GRONDSLAG VAN UART -KOMMUNIKASIE: 16 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:26

Onthou jy toe drukkers, muise en modems dik kabels gehad het met die groot, onduidelike verbindings? Die wat letterlik in u rekenaar vasgedruk moes word? Die toestelle gebruik waarskynlik UART's om met u rekenaar te kommunikeer. Alhoewel USB die ou kabels en verbindings amper heeltemal vervang het, is UART's beslis nie iets van die verlede nie. U sal vind dat UART's in baie DIY -elektroniese projekte gebruik word om GPS -modules, Bluetooth -modules en RFID -kaartlesermodules aan te sluit op u Raspberry Pi, Arduino of ander mikrobeheerders.

UART staan vir Universal Asynchronous Receiver/Transmitter. Dit is nie 'n kommunikasieprotokol soos SPI en I2C nie, maar 'n fisiese stroombaan in 'n mikrobeheerder, of 'n losstaande IC. Die hoofdoel van 'n UART is om seriële data oor te dra en te ontvang.

Een van die beste dinge met UART is dat dit slegs twee drade gebruik om data tussen toestelle oor te dra. Die beginsels agter UART is maklik om te verstaan, maar as u nie deel een van hierdie reeks, Basics of the SPI Communication Protocol, gelees het nie, kan dit 'n goeie begin wees.

Stap 1: INLEIDING TOT UART -KOMMUNIKASIE

In UART -kommunikasie kommunikeer twee UART's direk met mekaar. Die oordragende UART skakel parallelle data van 'n beheerapparaat soos 'n SVE om in seriële vorm, stuur dit in serie na die ontvangende UART, wat die seriële data dan weer omskakel in parallelle data vir die ontvangende toestel. Slegs twee drade is nodig om data tussen twee UART's oor te dra. Data vloei vanaf die Tx -pen van die sender UART na die Rx -pen van die ontvangende UART:

Stap 2: Data vloei vanaf die Tx -pen van die UART -oordrag na die Rx -pen van die ontvangende UART:

Stap 3:

UART's stuur data asynchroon oor, wat beteken dat daar geen kloksignaal is om die uitset van stukkies vanaf die UART te stuur na die steekproefneming deur die ontvangende UART nie. In plaas van 'n kloksignaal, voeg die oordragende UART begin- en stop -bisse by die datapakket wat oorgedra word. Hierdie stukkies definieer die begin en einde van die datapakket, sodat die ontvangende UART weet wanneer hy die stukkies moet begin lees.

As die ontvangende UART 'n beginbit opspoor, begin dit die inkomende bisse lees teen 'n spesifieke frekwensie wat bekend staan as die baud -tempo. Baud rate is 'n maatstaf van die spoed van data -oordrag, uitgedruk in bits per sekonde (bps). Beide UART's moet met ongeveer dieselfde baud -tempo werk. Die baud -tempo tussen die stuur- en ontvangende UART's kan slegs met ongeveer 10% verskil voordat die tydsberekening van bisse te ver raak.

Stap 4:

Beide UART's moet ook gekonfigureer wees om dieselfde datapakketstruktuur te stuur en te ontvang.

Stap 5: HOE UART WERK

Die UART wat data gaan stuur, ontvang die data van 'n databus. Die databus word gebruik om data na die UART te stuur deur 'n ander toestel, soos 'n SVE, geheue of mikrobeheerder. Data word in parallelle vorm vanaf die databus na die UART gestuur. Nadat die stuurende UART die parallelle data van die databus gekry het, voeg dit 'n beginbit, 'n pariteitsbit en 'n stopbit by en skep die datapakket. Vervolgens word die datapakket in reekse uitgevoer, bietjie vir bietjie by die Tx -pen. Die ontvangende UART lees die datapakkie bietjie vir bietjie by sy Rx -pen. Die ontvangende UART skakel die data dan terug in parallelle vorm en verwyder die beginbit, pariteitsbit en stopbits. Laastens dra die ontvangende UART die datapakket parallel met die databus aan die ontvangkant oor:

Stap 6: Beeld hoe UART werk

Stap 7:

UART -oordraagde data word in pakkies georganiseer. Elke pakkie bevat 1 beginbit, 5 tot 9 databits (afhangende van die UART), 'n opsionele pariteitsbit en 1 of 2 stopbits:

Stap 8: UART -gestuurde data word in 'n pakkiebeeld georganiseer

Stap 9:

BEGIN BIT

Die UART -data -transmissielyn word normaalweg op 'n hoogspanningsvlak gehou as dit nie data oordra nie. Om die oordrag van data te begin, trek die oordragende UART die transmissielyn van hoog na laag vir een siklus. As die ontvangende UART die oorgang van hoog na laag spanning opspoor, begin dit die stukkies in die datarame lees met die frekwensie van die baud -tempo.

DATARAME

Die data raam bevat die werklike data wat oorgedra word. Dit kan 5 bisse tot 8 bisse lank wees as 'n pariteitsbit gebruik word. As geen pariteitsbit gebruik word nie, kan die datarame 9 bisse lank wees. In die meeste gevalle word die data eers met die minste betekenisvolle bietjie gestuur.

PARITEIT

Pariteit beskryf die egaligheid of eienaardigheid van 'n getal. Die pariteitsbit is 'n manier waarop die ontvangende UART kan sien of data tydens die oordrag verander het. Bits kan verander word deur elektromagnetiese straling, verkeerde baud -tariewe of data -oordragte oor lang afstande. Nadat die ontvangende UART die data raam gelees het, tel dit die aantal bisse met 'n waarde van 1 en kyk of die totaal 'n ewe of onewe getal is. As die pariteitsbit 'n 0 (ewe pariteit) is, behoort die 1 bisse in die datarame tot 'n ewe getal te wees. As die pariteitsbit 'n 1 (onewe pariteit) is, behoort die 1 bisse in die datarame tot 'n onewe getal te wees. As die pariteitsbit ooreenstem met die data, weet die UART dat die oordrag foutloos was. Maar as die pariteitsbit 'n 0 is, en die totaal onewe is; of die pariteitsbit is 'n 1, en die totaal is gelyk, die UART weet dat stukkies in die data raam verander het.

STOP BITS

o As u die einde van die datapakket aandui, dryf die stuur -UART die data -transmissielyn van 'n lae spanning na 'n hoë spanning vir ten minste twee bisduur.

Stap 10: STAPPE VAN UART -OORDRAG

1. Die versendende UART ontvang data parallel uit die databus:

Stap 11: Beeld wat UART stuur, ontvang data parallel uit die databus

Stap 12: 2. Die UART -oordrag voeg die beginbit, pariteitsbit en die stopbit (te) by die data raam:

Stap 13: 3. Die hele pakkie word serieel gestuur vanaf die UART wat gestuur word na die ontvangende UART. die ontvangende UART neem 'n voorbeeld van die data-lyn teen die vooraf gekonfigureerde baud-tempo:

Stap 14: 4. die ontvangende UART gooi die beginbit, pariteitsbit en stopbit uit die data raam weg:

Stap 15: 5. die ontvangende UART skakel die seriële data terug in parallel en dra dit oor na die databus aan die ontvangkant:

Stap 16: VOORDELE EN NADELE VAN UARTS

Geen kommunikasieprotokol is perfek nie, maar UART's is redelik goed in wat hulle doen. Hier is 'n paar voor- en nadele om u te help besluit of dit aan die behoeftes van u projek voldoen of nie:

VOORDELE

Gebruik slegs twee drade Geen kloksein is nodig nie Het 'n pariteitsbit om foutkontrole moontlik te maak Die struktuur van die datapakket kan verander word, solank beide kante daarvoor ingestel is. Goed gedokumenteerde en wyd gebruikte metode NADELE

Die grootte van die datarame is beperk tot 'n maksimum van 9 bisse. Ondersteun nie veelvoudige slawe- of meervoudige meesterstelsels nie. Die baud -snelhede van elke UART moet binne 10% van mekaar wees. Gaan voort na deel drie van hierdie reeks, Basics of the I2C Communication Protocol om meer te wete te kom oor hoe elektroniese toestelle kommunikeer. Of as u dit nog nie gedoen het nie, kyk na deel een, Basics of the SPI Communication Protocol.

En soos altyd, laat weet my in die kommentaar as u vrae het of iets anders wil byvoeg! As u van hierdie artikel gehou het en meer daarvan wil hou, moet u dit volg

Groete

M. Junaid