UART комуникация: Блок диаграма и нейните приложения

UART комуникация: Блок диаграма и нейните приложения

Ако си спомняме старите компютърни части като принтер, мишка, клавиатурата е свързана с помощта на съединители. Процесът на комуникация между компютъра и тези части може да се осъществи с помощта на UART. Универсалната серийна шина (USB) е променила всички видове комуникационни принципи на компютрите. Но UART все още се използва в горепосочените приложения. Приблизително всички видове микроконтролер архитектурите имат вграден хардуер UART поради серийната комуникация и използват само два кабела за комуникация. Тази статия разглежда какво UART, Как работи UART, разликата между серийната и паралелната комуникация, Блокова схема на UART , UART комуникация, UART взаимодействие, приложения, предимства и недостатъци.



Какво представлява UART?

The Пълна форма на UART е „Универсален асинхронен приемник / предавател“ и е вградена интегрална схема в микроконтролера, но не е като комуникационен протокол (I2C & SPI). Основната функция на UART е серийната комуникация на данни. В UART комуникацията между две устройства може да се осъществи по два начина, а именно последователна комуникация на данни и паралелна комуникация на данни.


UART

UART





Последователна и паралелна комуникация

При последователната комуникация на данни данните могат да се прехвърлят през един кабел или линия в бит-битова форма и това изисква само два кабела. Серийната комуникация на данни не е скъпа в сравнение с паралелната комуникация. Изисква много по-малко електрически вериги, както и проводници. По този начин тази комуникация е много полезна в съставните вериги в сравнение с паралелната комуникация.

При паралелна комуникация на данни, данните могат да се прехвърлят по няколко кабела едновременно. Паралелната комуникация на данни е скъпа, както и много бърза, тъй като изисква допълнителен хардуер и кабели. Най-добрите примери за тази комуникация са стари принтери, PCI, RAM и т.н.



Паралелна комуникация

Паралелна комуникация

Блокова диаграма на UART

Блоковата схема на UART се състои от два компонента, а именно предавателя и приемника, който е показан по-долу. Предавателната секция включва три блока, а именно регистър на задържане на предаване, регистър за смяна и също така логика за управление. По същия начин секцията на приемника включва регистър за задържане на получаване, регистър за смяна и логика за управление. Тези две секции обикновено се предоставят от генератор на скорост на предаване. Този генератор се използва за генериране на скорост, когато предавателната секция и секцията на приемника трябва да предават или приемат данните.

Регистърът на задържане в предавателя включва байта с данни, който трябва да бъде предаден. Регистрите за смяна в предавателя и приемника преместват битовете надясно или наляво, докато се предаде или получи байт данни. Логиката за управление на четене (или) се използва за указване кога да се чете или пише.


Генераторът на скорост на предаване между предавателя и приемника генерира скорост, която варира от 110 bps до 230400 bps. Обикновено скоростите на предаване на микроконтролери са 9600 до 115200.

Блокова диаграма на UART

Блокова диаграма на UART

UART комуникация

В тази комуникация са налични два вида UART, а именно предаване на UART и получаване на UART и комуникацията между тези две може да се извършва директно един от друг. За това са необходими само два кабела за комуникация между два UART. Потокът от данни ще бъде както от предаващия (Tx), така и от приемащия (Rx) щифтове на UART. В UART предаването на данни от Tx UART към Rx UART може да се извърши асинхронно (няма CLK сигнал за синхронизиране на битовете o / p).

Предаването на данни на UART може да се извърши чрез използване на шина за данни под формата на паралелна от други устройства като микроконтролер, памет, процесор и др. След получаване на паралелните данни от шината, той формира пакет от данни чрез добавяне на три бита като старт, стоп и паритет. Той чете пакета данни бит по бит и преобразува получените данни в паралелна форма, за да елиминира трите бита на пакета данни. В заключение, пакетът данни, получен от UART, се прехвърля паралелно към шината за данни в приемащия край.

UART комуникация

UART комуникация

Старт бит

Стартовият бит е известен също като синхронизиращ бит, който се поставя преди действителните данни. Като цяло, неактивната линия за предаване на данни се управлява на ниво високо напрежение. За да започне предаването на данни, UART предаването премества линията за данни от ниво на високо напрежение (1) до ниво на ниско напрежение (0). Получаващият UART забелязва това преобразуване от високо ниво в ниско ниво по линията за данни, както и започва да разбира истинските данни. Като цяло има само един стартов бит.

Стоп бит

Стоп битът се поставя в края на пакета с данни. Обикновено този бит е дълъг 2 бита, но често се използва само за бит. За да спре излъчването, UART поддържа линията за данни на високо напрежение.

Бит за паритет

Битът за четност позволява на приемника да се увери дали събраните данни са правилни или не. Това е система за проверка на грешки на ниско ниво и битът за четност се предлага в два диапазона, като четен четност, както и нечетен паритет. Всъщност този бит не се използва широко, така че не е задължителен.

Битове за данни или рамка за данни

Битовете за данни включват реалните данни, които се предават от подателя до получателя. Дължината на рамката за данни може да бъде между 5 и 8. Ако битът за паритет не се използва, когато дължината на рамката за данни може да бъде 9-битова. Като цяло, LSB на данните, които трябва да бъдат предадени първо, след това е много полезно за предаване.

UART взаимодействие

Следващата фигура показва UART взаимодействие с микроконтролер . UART комуникацията може да се осъществи с помощта на три сигнала като TXD, RXD и GND.

Използвайки това, можем да покажем текст в персонален компютър от платката за микроконтролер 8051, както и от модула UART. В платката 8051 има два серийни интерфейса като UART0 и UART1. Тук се използва интерфейс UART0. Tx щифтът предава информацията на компютър, а Rx щифтът получава информацията от компютъра. Скоростта на предаване може да се използва за обозначаване на скоростите както на микроконтролера, така и на компютъра. Предаването и приемането на данни може да се извърши правилно, когато скоростите на предаване на данни и на микроконтролера, и на компютъра са сходни.

UART взаимодействие

UART взаимодействие

Приложения на UART

UART обикновено се използва в микроконтролери за точни изисквания и те се предлагат и в различни комуникационни устройства като безжична комуникация , GPS единици, Bluetooth модул и много други приложения.

Комуникационните стандарти като RS422 и TIA се използват в UART с изключение на RS232. Обикновено UART е отделен IC, използван в UART серийни комуникации.

Предимства и недостатъци на UART

Плюсовете и минусите на UART включват следното

  • Необходими са само два проводника за комуникация на данни
  • CLK сигнал не е необходим.
  • Включва бит за паритет, който позволява проверка на грешките
  • Подреждането на пакета данни може да бъде променено, тъй като и двете повърхности са подредени за него
  • Размерът на рамката за данни е максимум 9 бита
  • Той не съдържа няколко подчинени (или) главни системи
  • Всяка скорост на предаване на UART трябва да бъде в 10% една от друга

По този начин това е всичко за преглед на Универсален асинхронен приемник (UART) е един от основните интерфейси, който дава проста, рентабилна и последователна комуникация между микроконтролера, както и компютъра. Ето един въпрос към вас какви са UART щифтове ?