ASAS KOMUNIKASI UART: 16 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:10

Ingat ketika pencetak, tikus, dan modem mempunyai kabel tebal dengan penyambung yang besar? Yang benar-benar harus dimasukkan ke dalam komputer anda? Peranti tersebut mungkin menggunakan UART untuk berkomunikasi dengan komputer anda. Walaupun USB hampir sepenuhnya menggantikan kabel dan penyambung lama itu, UART pasti bukan perkara yang lalu. Anda akan dapati UART digunakan dalam banyak projek elektronik DIY untuk menghubungkan modul GPS, modul Bluetooth, dan modul pembaca kad RFID ke Raspberry Pi, Arduino, atau mikrokontroler anda yang lain.

UART bermaksud Penerima / Pemancar Asinkron Sejagat. Ini bukan protokol komunikasi seperti SPI dan I2C, tetapi litar fizikal dalam mikrokontroler, atau IC yang berdiri sendiri. Tujuan utama UART adalah untuk menghantar dan menerima data bersiri.

Salah satu perkara terbaik mengenai UART ialah ia hanya menggunakan dua wayar untuk menghantar data antara peranti. Prinsip-prinsip di sebalik UART mudah difahami, tetapi jika anda belum membaca bahagian pertama dari siri ini, Asas Protokol Komunikasi SPI, itu mungkin merupakan tempat yang baik untuk bermula.

Langkah 1: PENGENALAN KEPADA KOMUNIKASI UART

Dalam komunikasi UART, dua UART berkomunikasi secara langsung antara satu sama lain. Penghantaran UART menukar data selari dari alat kawalan seperti CPU menjadi bentuk siri, mengirimkannya secara bersiri ke UART penerima, yang kemudian mengubah data bersiri kembali menjadi data selari untuk peranti penerima. Hanya dua wayar yang diperlukan untuk menghantar data antara dua UART. Data mengalir dari pin Tx UART pemancar ke pin Rx UART penerima:

Langkah 2: Aliran Data Dari Pin Tx UART Penghantaran ke Pin Rx UART Penerima:

Langkah 3:

UART menghantar data secara tidak segerak, yang bermaksud tidak ada isyarat jam untuk menyegerakkan output bit dari penghantaran UART ke pensampelan bit oleh UART penerima. Daripada isyarat jam, UART pemancar menambah bit permulaan dan berhenti ke paket data yang dipindahkan. Bit ini menentukan permulaan dan akhir paket data sehingga UART yang menerima tahu kapan hendak mula membaca bit.

Apabila UART penerima mengesan bit permulaan, ia mula membaca bit masuk pada frekuensi tertentu yang dikenali sebagai kadar baud. Baud rate adalah ukuran kelajuan pemindahan data, dinyatakan dalam bit per saat (bps). Kedua-dua UART mesti beroperasi pada kadar baud yang sama. Kadar baud antara UART pemancar dan penerimaan hanya boleh berbeza sekitar 10% sebelum masa bit terlalu jauh.

Langkah 4:

Kedua-dua UART juga mesti dikonfigurasi untuk menghantar dan menerima struktur paket data yang sama.

Langkah 5: BAGAIMANA UART BEKERJA

UART yang akan menghantar data menerima data dari bas data. Bus data digunakan untuk mengirim data ke UART oleh peranti lain seperti CPU, memori, atau mikrokontroler. Data dipindahkan dari bas data ke UART pemancar dalam bentuk selari. Setelah penghantaran UART mendapat data selari dari bas data, ia menambah bit permulaan, bit pariti, dan bit berhenti, membuat paket data. Seterusnya, paket data dikeluarkan secara bersiri, sedikit demi sedikit pada pin Tx. UART penerima membaca paket data sedikit demi sedikit pada pin Rx-nya. UART penerima kemudian menukar data menjadi bentuk selari dan membuang bit permulaan, bit pariti, dan bit berhenti. Akhirnya, penerima UART memindahkan paket data selari dengan bas data di hujung penerima:

Langkah 6: Imej Bagaimana UART Berfungsi

Langkah 7:

Data yang dihantar UART disusun ke dalam paket. Setiap paket mengandungi 1 bit permulaan, 5 hingga 9 bit data (bergantung pada UART), bit pariti pilihan, dan 1 atau 2 bit berhenti:

Langkah 8: Data yang dihantar UART disusun dalam gambar paket

Langkah 9:

MULAKAN BIT

Saluran penghantaran data UART biasanya dipegang pada tahap voltan tinggi ketika tidak menghantar data. Untuk memulakan pemindahan data, UART pemancar menarik talian penghantaran dari tinggi ke rendah untuk satu pusingan jam. Apabila UART penerima mengesan peralihan voltan tinggi ke rendah, ia mula membaca bit dalam bingkai data pada frekuensi kadar baud.

KERANGKA DATA

Rangka data mengandungi data sebenar yang dipindahkan. Panjangnya boleh menjadi 5 bit hingga 8 bit jika bit pariti digunakan. Sekiranya tiada bit pariti digunakan, kerangka data boleh panjang 9 bit. Dalam kebanyakan kes, data dihantar dengan bit yang paling tidak penting terlebih dahulu.

PARTI

Parity menggambarkan keseimbangan atau keanehan nombor. Bit paritas adalah cara bagi UART yang menerima untuk mengetahui sama ada data telah berubah semasa penghantaran. Bit boleh diubah dengan sinaran elektromagnetik, kadar baud yang tidak sesuai, atau pemindahan data jarak jauh. Setelah penerima UART membaca kerangka data, ia akan mengira bilangan bit dengan nilai 1 dan memeriksa apakah jumlahnya adalah nombor genap atau ganjil. Sekiranya bit pariti adalah 0 (pariti genap), 1 bit dalam bingkai data hendaklah berjumlah sama. Sekiranya bit pariti adalah 1 (pariti ganjil), 1 bit dalam bingkai data hendaklah berjumlah bilangan ganjil. Apabila bit pariti sepadan dengan data, UART mengetahui bahawa penghantarannya bebas dari kesilapan. Tetapi jika bit paritas adalah 0, dan jumlahnya ganjil; atau bit pariti adalah 1, dan jumlahnya sama rata, UART tahu bahawa bit dalam bingkai data telah berubah.

HENTIKAN BIT

o memberi isyarat pada akhir paket data, UART pengirim menggerakkan talian penghantaran data dari voltan rendah ke voltan tinggi untuk sekurang-kurangnya jangka masa dua bit.

Langkah 10: LANGKAH PENGANGKUTAN UART

1. UART yang menghantar menerima data secara selari dari bas data:

Langkah 11: Penghantaran Gambar UART Menerima Data Selari Dari Bas Data

Langkah 12: 2. Transmisi UART Menambah Bit Mula, Parity Bit, dan Stop Bit ke Bingkai Data:

Langkah 13: 3. Keseluruhan Paket Dihantar Secara Berurutan Dari UART Penghantaran ke UART Penerima. UART Menerima Sampel Talian Data pada Baud Rate yang telah dikonfigurasi sebelumnya:

Langkah 14: 4. UART Penerima Membuang Bit Mula, Parity Bit, dan Stop Bit dari Rangka Data:

Langkah 15: 5. UART Penerima Menukar Data Siri menjadi Selari dan Memindahkannya ke Bus Data di Akhir Penerimaan:

Langkah 16: KELEBIHAN DAN KELEBIHAN UARTS

Tidak ada protokol komunikasi yang sempurna, tetapi UART cukup bagus dalam apa yang mereka lakukan. Berikut adalah beberapa kebaikan dan keburukan untuk membantu anda membuat keputusan sama ada sesuai dengan keperluan projek anda atau tidak:

KELEBIHAN

Hanya menggunakan dua wayar Tiada isyarat jam yang diperlukan Mempunyai pariti bit untuk membolehkan ralat memeriksa Struktur paket data boleh diubah selagi kedua-dua sisi disiapkan untuknya Kaedah yang didokumentasikan dengan baik dan banyak digunakan KELEBIHAN

Ukuran bingkai data terhad kepada maksimum 9 bit Tidak menyokong banyak sistem hamba atau sistem induk. Kadar baud setiap UART mesti berada dalam jarak 10% antara satu sama lain. Teruskan ke bahagian ketiga siri ini, Asas Protokol Komunikasi I2C untuk mengetahui cara komunikasi elektronik peranti lain. Atau jika anda belum melakukannya, lihat bahagian pertama, Asas Protokol Komunikasi SPI.

Dan seperti biasa, beritahu saya dalam komen jika anda mempunyai soalan atau perkara lain untuk ditambahkan! Sekiranya anda menyukai artikel ini dan ingin melihat yang lain seperti itu, pastikan untuk Ikuti

Salam

M. Junaid