Wenn wir uns an die alten Computerteile wie Drucker, Maus erinnern, wird die Tastatur mithilfe von Anschlüssen zugeordnet. Der Kommunikationsprozess zwischen dem Computer und diesen Teilen kann mit dem UART erfolgen. Der Universal Serial Bus (USB) hat alle Arten von Kommunikationsprinzipien auf Computern geändert. UART wird jedoch weiterhin in den oben deklarierten Anwendungen verwendet. Ungefähr alle Arten von Mikrocontrollern Architekturen verfügen aufgrund der seriellen Kommunikation über integrierte UART-Hardware und verwenden nur zwei Kabel für die Kommunikation. Dieser Artikel beschreibt, was UART, Wie UART funktioniert, der Unterschied zwischen serieller und paralleler Kommunikation, UART-Blockdiagramm , UART-Kommunikation, UART-Schnittstelle, Anwendungen, Vor- und Nachteile.
Was ist UART?
Das UART vollständige Form ist 'Universal Asynchronous Receiver / Transmitter' und es ist ein eingebauter IC in einem Mikrocontroller, aber nicht wie ein Kommunikationsprotokoll (I2C & SPI). Die Hauptfunktion von UART ist die serielle Datenkommunikation. In UART kann die Kommunikation zwischen zwei Geräten auf zwei Arten erfolgen, nämlich serielle Datenkommunikation und parallele Datenkommunikation.
UART
Serielle und parallele Kommunikation
Bei der seriellen Datenkommunikation können die Daten bitweise über ein einzelnes Kabel oder eine einzelne Leitung übertragen werden und erfordern nur zwei Kabel. Serielle Datenkommunikation ist im Vergleich zur parallelen Kommunikation nicht teuer. Es erfordert sehr wenig Schaltkreise sowie Drähte. Daher ist diese Kommunikation in Verbundschaltungen im Vergleich zur parallelen Kommunikation sehr nützlich.
Bei der parallelen Datenkommunikation können die Daten über mehrere Kabel gleichzeitig übertragen werden. Parallele Datenkommunikation ist teuer und sehr schnell, da zusätzliche Hardware und Kabel erforderlich sind. Die besten Beispiele für diese Kommunikation sind alte Drucker, PCI, RAM usw.
Parallele Kommunikation
UART-Blockdiagramm
Das UART-Blockdiagramm besteht aus zwei Komponenten, nämlich dem unten gezeigten Sender und Empfänger. Der Senderabschnitt enthält drei Blöcke, nämlich Sendehalteregister, Schieberegister und auch Steuerlogik. Ebenso enthält der Empfängerabschnitt ein Empfangshalteregister, ein Schieberegister und eine Steuerlogik. Diese beiden Abschnitte werden üblicherweise von einem Baudratengenerator bereitgestellt. Dieser Generator wird zum Erzeugen der Geschwindigkeit verwendet, wenn der Senderabschnitt und der Empfängerabschnitt die Daten senden oder empfangen müssen.
Das Halteregister im Sender umfasst das zu übertragende Datenbyte. Die Schieberegister in Sender und Empfänger verschieben die Bits nach rechts oder links, bis ein Datenbyte gesendet oder empfangen wird. Eine Lese- (oder) Schreibsteuerlogik wird verwendet, um zu sagen, wann gelesen oder geschrieben werden soll.
Der Baudratengenerator zwischen Sender und Empfänger erzeugt eine Geschwindigkeit im Bereich von 110 bps bis 230400 bps. Typischerweise liegen die Baudraten von Mikrocontrollern zwischen 9600 und 115200.
UART-Blockdiagramm
UART-Kommunikation
In dieser Kommunikation stehen zwei Arten von UARTs zur Verfügung, nämlich das Senden von UART und das Empfangen von UART, und die Kommunikation zwischen diesen beiden kann direkt voneinander erfolgen. Dazu sind lediglich zwei Kabel erforderlich, um zwischen zwei UARTs zu kommunizieren. Der Datenfluss erfolgt sowohl von den Sende- (Tx) als auch von den Empfangs- (Rx) Pins der UARTs. In UART kann die Datenübertragung von Tx UART zu Rx UART asynchron erfolgen (es gibt kein CLK-Signal zum Synchronisieren der O / P-Bits).
Die Datenübertragung eines UART kann unter Verwendung eines Datenbusses in Form von Parallel von anderen Geräten wie einem Mikrocontroller, einem Speicher, einer CPU usw. erfolgen. Nach dem Empfang der parallelen Daten vom Bus bildet er ein Datenpaket durch Hinzufügen von drei Bits wie Start, Stopp und Parität. Es liest das Datenpaket Bit für Bit und wandelt die empfangenen Daten in die parallele Form um, um die drei Bits des Datenpakets zu eliminieren. Zusammenfassend wird das vom UART empfangene Datenpaket parallel zum Datenbus auf der Empfangsseite übertragen.
UART-Kommunikation
Startbit
Das Startbit wird auch als Synchronisationsbit bezeichnet, das vor den eigentlichen Daten platziert wird. Im Allgemeinen wird eine inaktive Datenübertragungsleitung auf einem Hochspannungspegel gesteuert. Um die Datenübertragung zu beginnen, zieht die UART-Übertragung die Datenleitung von einem Hochspannungspegel (1) auf einen Niederspannungspegel (0). Der erhaltende UART bemerkt diese Transformation von der hohen Ebene zur niedrigen Ebene über die Datenleitung und beginnt, die realen Daten zu verstehen. Im Allgemeinen gibt es nur ein einziges Startbit.
Stop Bit
Das Stoppbit wird am Ende des Datenpakets platziert. Normalerweise ist dieses Bit 2 Bit lang, wird jedoch häufig nur für Bits verwendet. Um die Sendung zu stoppen, wird die UART hält die Datenleitung auf Hochspannung.
Paritätsbit
Mit dem Paritätsbit kann der Empfänger sicherstellen, ob die gesammelten Daten richtig sind oder nicht. Es handelt sich um ein Low-Level-Fehlerprüfsystem. Das Paritätsbit ist in zwei Bereichen verfügbar, z. B. Gerade Parität und Ungerade Parität. Tatsächlich ist dieses Bit nicht weit verbreitet, daher ist es nicht obligatorisch.
Datenbits oder Datenrahmen
Die Datenbits enthalten die realen Daten, die vom Sender zum Empfänger übertragen werden. Die Datenrahmenlänge kann zwischen 5 und 8 liegen. Wenn das Paritätsbit nicht verwendet wird, kann die Datenrahmenlänge 9 Bit lang sein. Im Allgemeinen ist das LSB der Daten, die zuerst übertragen werden sollen, dann sehr nützlich für die Übertragung.
UART-Schnittstelle
Die folgende Abbildung zeigt die UART-Schnittstelle mit ein Mikrocontroller . Die UART-Kommunikation kann über drei Signale wie TXD, RXD und GND erfolgen.
Auf diese Weise können wir einen Text auf einem PC von der 8051-Mikrocontroller-Karte sowie dem UART-Modul anzeigen. In der 8051-Karte gibt es zwei serielle Schnittstellen wie UART0 und UART1. Hier wird die UART0-Schnittstelle verwendet. Der Tx-Pin überträgt die Informationen an den PC und der Rx-Pin empfängt die Informationen vom PC. Die Baudrate kann verwendet werden, um die Geschwindigkeiten sowohl des Mikrocontrollers als auch des PCs anzugeben. Das Senden und Empfangen von Daten kann ordnungsgemäß erfolgen, wenn die Baudraten von Mikrocontroller und PC ähnlich sind.
UART-Schnittstelle
Anwendungen von UART
UART wird normalerweise in Mikrocontrollern für genaue Anforderungen verwendet, und diese sind auch in verschiedenen Kommunikationsgeräten wie verfügbar Kabellose Kommunikation , GPS-Geräte, Bluetooth-Modul und viele andere Anwendungen.
Die Kommunikationsstandards wie RS422 und TIA werden in UART mit Ausnahme von RS232 verwendet. Normalerweise ist ein UART ein separater IC, der in verwendet wird Serielle UART-Kommunikation.
Vor- und Nachteile von UART
Die Vor- und Nachteile von UART umfassen Folgendes
- Für die Datenkommunikation sind nur zwei Drähte erforderlich
- CLK-Signal ist nicht erforderlich.
- Es enthält ein Paritätsbit zum Überprüfen der Fehler
- Die Datenpaketanordnung kann modifiziert werden, da beide Oberflächen dafür angeordnet sind
- Die Datenrahmengröße beträgt maximal 9 Bit
- Es werden nicht mehrere Slave- (oder) Master-Systeme gespeichert
- Die UART-Baudrate sollte in 10% voneinander liegen
Hier geht es also um einen Überblick über Universal Asynchronous Receiver / Transmitter (UART) ist eine der grundlegenden Schnittstellen, die eine einfache, kostengünstige und konsistente Kommunikation zwischen Mikrocontroller und PC ermöglicht. Hier ist eine Frage an Sie, was sind UART-Stifte ?
