Εάν θυμόμαστε τα παλιά μέρη του υπολογιστή, όπως εκτυπωτή, ποντίκι, το πληκτρολόγιο σχετίζεται με τη βοήθεια των συνδέσμων. Η διαδικασία επικοινωνίας μεταξύ του υπολογιστή και αυτών των τμημάτων θα μπορούσε να γίνει χρησιμοποιώντας το UART. Το Universal Serial Bus (USB) έχει αλλάξει όλα τα είδη αρχών επικοινωνίας σε υπολογιστές. Όμως, το UART εξακολουθεί να χρησιμοποιείται στις παραπάνω δηλωμένες εφαρμογές. Σχεδόν όλα τύποι μικροελεγκτή Οι αρχιτεκτονικές έχουν ενσωματωμένο υλικό UART λόγω σειριακής επικοινωνίας και χρησιμοποιούν μόνο δύο καλώδια για επικοινωνία. Αυτό το άρθρο περιγράφει τι UART, Πώς λειτουργεί το UART, τη διαφορά μεταξύ σειριακής και παράλληλης επικοινωνίας, Διάγραμμα μπλοκ UART , Επικοινωνία UART, διεπαφή UART, εφαρμογές, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα.
Τι είναι το UART;
ο Πλήρης φόρμα UART είναι 'Universal Asynchronous Receiver / Transmitter' και είναι ένα ενσωματωμένο IC μέσα σε έναν μικροελεγκτή αλλά όχι σαν ένα πρωτόκολλο επικοινωνίας (I2C & SPI). Η κύρια λειτουργία του UART είναι η επικοινωνία σειριακών δεδομένων. Στο UART, η επικοινωνία μεταξύ δύο συσκευών μπορεί να γίνει με δύο τρόπους, δηλαδή επικοινωνία σειριακών δεδομένων και παράλληλη επικοινωνία δεδομένων.
UART
Σειριακή και παράλληλη επικοινωνία
Σε σειριακή επικοινωνία δεδομένων, τα δεδομένα μπορούν να μεταφερθούν μέσω ενός μόνο καλωδίου ή γραμμής σε μορφή bit-by-bit και απαιτεί μόνο δύο καλώδια. Η σειριακή επικοινωνία δεδομένων δεν είναι ακριβή σε σύγκριση με την παράλληλη επικοινωνία. Απαιτεί πολύ λιγότερα κυκλώματα καθώς και καλώδια. Έτσι, αυτή η επικοινωνία είναι πολύ χρήσιμη σε σύνθετα κυκλώματα σε σύγκριση με την παράλληλη επικοινωνία.
Στην παράλληλη επικοινωνία δεδομένων, τα δεδομένα μπορούν να μεταφερθούν ταυτόχρονα μέσω πολλαπλών καλωδίων. Η παράλληλη επικοινωνία δεδομένων είναι δαπανηρή και πολύ γρήγορη, καθώς απαιτεί επιπλέον υλικό και καλώδια. Τα καλύτερα παραδείγματα για αυτήν την επικοινωνία είναι παλιούς εκτυπωτές, PCI, RAM κ.λπ.
Παράλληλη επικοινωνία
Διάγραμμα μπλοκ UART
Το διάγραμμα μπλοκ UART αποτελείται από δύο στοιχεία, δηλαδή τον πομπό και τον δέκτη που φαίνεται παρακάτω. Η ενότητα πομπού περιλαμβάνει τρία μπλοκ, δηλαδή τον καταχωρητή αναμονής μετάδοσης, τον καταχωρητή μετατόπισης και επίσης τη λογική ελέγχου. Ομοίως, η ενότητα δέκτη περιλαμβάνει έναν καταχωρητή αναμονής λήψης, έναν καταχωρητή βάρδιας και μια λογική ελέγχου. Αυτά τα δύο τμήματα παρέχονται συνήθως από μια γεννήτρια ρυθμού baud. Αυτή η γεννήτρια χρησιμοποιείται για τη δημιουργία της ταχύτητας όταν το τμήμα πομπού & το τμήμα δέκτη πρέπει να μεταδίδουν ή να λαμβάνουν τα δεδομένα.
Ο καταχωρητής αναμονής στον πομπό περιλαμβάνει το byte δεδομένων που θα μεταδοθεί. Οι καταχωρητές μετατόπισης στον πομπό και τον δέκτη μετακινούν τα bit προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά έως ότου μεταδοθεί ή ληφθεί ένα byte δεδομένων. Μια λογική ελέγχου εγγραφής ανάγνωσης (ή) χρησιμοποιείται για να πει πότε να διαβάζει ή να γράφει.
Η γεννήτρια ρυθμού baud μεταξύ του πομπού και του δέκτη παράγει την ταχύτητα που κυμαίνεται από 110 bps έως 230400 bps. Συνήθως, οι ρυθμοί baud των μικροελεγκτών είναι 9600 έως 115200.
Διάγραμμα μπλοκ UART
Επικοινωνία UART
Σε αυτήν την επικοινωνία, υπάρχουν δύο τύποι UARTs, δηλαδή η μετάδοση UART και η λήψη UART, και η επικοινωνία μεταξύ αυτών των δύο μπορεί να γίνει απευθείας μεταξύ τους. Για αυτό, απαιτούνται απλά δύο καλώδια για την επικοινωνία μεταξύ δύο UART. Η ροή δεδομένων θα γίνεται τόσο από τους ακροδέκτες μετάδοσης (Tx) & λήψης (Rx) των UART. Στο UART, η μετάδοση δεδομένων από Tx UART σε Rx UART μπορεί να γίνει ασύγχρονα (δεν υπάρχει σήμα CLK για συγχρονισμό των b / o bits).
Η μετάδοση δεδομένων ενός UART μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας ένα δίαυλο δεδομένων με τη μορφή παράλληλου από άλλες συσκευές όπως ένας μικροελεγκτής, μνήμη, CPU κ.λπ. Αφού λάβει τα παράλληλα δεδομένα από το δίαυλο, σχηματίζει ένα πακέτο δεδομένων προσθέτοντας τρία bit όπως έναρξη, διακοπή και ισοτιμία. Διαβάζει το πακέτο δεδομένων σιγά-σιγά και μετατρέπει τα ληφθέντα δεδομένα σε παράλληλη μορφή για να εξαλείψει τα τρία bits του πακέτου δεδομένων. Συμπερασματικά, το πακέτο δεδομένων που λαμβάνεται από το UART μεταφέρει παράλληλα προς το δίαυλο δεδομένων στο άκρο λήψης.
Επικοινωνία UART
Ξεκινήστε το Bit
Το Start-bit είναι επίσης γνωστό ως bit συγχρονισμού που τοποθετείται πριν από τα πραγματικά δεδομένα. Γενικά, μια ανενεργή γραμμή μετάδοσης δεδομένων ελέγχεται σε επίπεδο υψηλής τάσης. Για να ξεκινήσει η μετάδοση δεδομένων, η μετάδοση UART μεταφέρει τη γραμμή δεδομένων από επίπεδο υψηλής τάσης (1) σε επίπεδο χαμηλής τάσης (0). Η λήψη του UART παρατηρεί αυτό το μετασχηματισμό από το υψηλό στο χαμηλό επίπεδο στη γραμμή δεδομένων καθώς επίσης και αρχίζει να κατανοεί τα πραγματικά δεδομένα. Γενικά, υπάρχει μόνο ένα bit έναρξης.
Σταματήστε το κομμάτι
Το Stop Bit τοποθετείται στο τέλος του πακέτου δεδομένων. Συνήθως, αυτό το bit έχει μήκος 2-bit αλλά συχνά χρησιμοποιείται μόνο σε bit. Για να σταματήσετε τη μετάδοση, το UART διατηρεί τη γραμμή δεδομένων σε υψηλή τάση.
Κομμάτι ισοτιμίας
Το bit ισοτιμίας επιτρέπει στον δέκτη να διασφαλίσει εάν τα δεδομένα που συλλέγονται είναι σωστά ή όχι. Είναι ένα σύστημα ελέγχου σφαλμάτων χαμηλού επιπέδου & το bit ισοτιμίας διατίθεται σε δύο περιοχές όπως το Even Parity καθώς και το Odd Parity. Στην πραγματικότητα, αυτό το bit δεν χρησιμοποιείται ευρέως, επομένως δεν είναι υποχρεωτικό.
Bits δεδομένων ή πλαίσιο δεδομένων
Τα bit δεδομένων περιλαμβάνουν τα πραγματικά δεδομένα που μεταφέρονται από τον αποστολέα στον παραλήπτη. Το μήκος του πλαισίου δεδομένων θα μπορούσε να είναι μεταξύ 5 και 8. Εάν το bit ισοτιμίας δεν χρησιμοποιείται όταν το μήκος του πλαισίου δεδομένων θα μπορούσε να έχει μήκος 9-bit. Γενικά, το LSB των δεδομένων που πρέπει να μεταδοθούν πρώτα, τότε είναι πολύ χρήσιμο για τη μετάδοση.
Διασύνδεση UART
Το παρακάτω σχήμα δείχνει UART διασύνδεση με ένας μικροελεγκτής . Η επικοινωνία UART μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας τρία σήματα όπως TXD, RXD και GND.
Χρησιμοποιώντας αυτό, μπορούμε να παρουσιάσουμε ένα κείμενο σε προσωπικό υπολογιστή από την πλακέτα μικροελεγκτή 8051 καθώς και από τη μονάδα UART. Στην πλακέτα 8051, υπάρχουν δύο σειριακές διεπαφές όπως UART0 και UART1. Εδώ, χρησιμοποιείται διασύνδεση UART0. Ο ακροδέκτης Tx μεταδίδει τις πληροφορίες στον υπολογιστή και ο ακροδέκτης Rx λαμβάνει τις πληροφορίες από τον υπολογιστή. Ο ρυθμός Baud μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να υποδηλώσει τις ταχύτητες τόσο του μικροελεγκτή όσο και του υπολογιστή. Η μετάδοση και λήψη δεδομένων μπορεί να γίνει σωστά όταν οι ρυθμοί baud τόσο του μικροελεγκτή όσο και του υπολογιστή είναι παρόμοιοι.
Διασύνδεση UART
Εφαρμογές του UART
Το UART χρησιμοποιείται συνήθως σε μικροελεγκτές για ακριβείς απαιτήσεις, και αυτά διατίθενται επίσης σε διάφορες συσκευές επικοινωνίας όπως ασύρματη επικοινωνία , Μονάδες GPS, Μονάδα Bluetooth και πολλές άλλες εφαρμογές.
Τα πρότυπα επικοινωνίας όπως τα RS422 & TIA χρησιμοποιούνται στο UART εκτός από το RS232. Συνήθως, ένα UART είναι ένα ξεχωριστό IC που χρησιμοποιείται στο Σειριακές επικοινωνίες UART.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του UART
Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του UART περιλαμβάνουν τα ακόλουθα
- Απαιτούνται μόνο δύο καλώδια για την επικοινωνία δεδομένων
- Δεν απαιτείται σήμα CLK.
- Περιλαμβάνει ένα bit ισοτιμίας που επιτρέπει τον έλεγχο των σφαλμάτων
- Η διάταξη πακέτων δεδομένων μπορεί να τροποποιηθεί επειδή και οι δύο επιφάνειες είναι διατεταγμένες για αυτό
- Το μέγεθος του πλαισίου δεδομένων είναι το πολύ 9 bit
- Δεν διαθέτει πολλά κεντρικά (ή) κύρια συστήματα
- Ο ρυθμός baud κάθε UART πρέπει να είναι στο 10% του άλλου
Έτσι, πρόκειται για μια επισκόπηση του Παγκόσμιος ασύγχρονος πομπός δέκτη (UART) είναι μια από τις θεμελιώδεις διεπαφές που δίνει μια απλή, οικονομική και συνεπή επικοινωνία μεταξύ μικροελεγκτή και υπολογιστή. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς τι είναι Καρφίτσες UART ;
