UART ALOQA ASOSLARI: 16 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Yodingizda bo'lsin, printerlar, sichqonlar va modemlarda ulkan ulagichli qalin kabellar bo'lganmi? To'g'ridan -to'g'ri kompyuteringizga o'rnatilishi kerak bo'lganlar? Ehtimol, bu qurilmalar kompyuteringiz bilan aloqa qilish uchun UART -dan foydalangan. USB eski kabellar va ulagichlarni deyarli to'liq almashtirgan bo'lsa -da, UARTlar o'tmishda qolmagan. Siz GPS modullarini, Bluetooth modullarini va RFID kartani o'quvchi modullarini Raspberry Pi, Arduino yoki boshqa mikrokontrolderlarga ulash uchun DIY elektronika loyihalarida qo'llaniladigan UART -larni topasiz.

UART universal asenkron qabul qiluvchi/uzatuvchi degan ma'noni anglatadi. Bu SPI va I2C kabi aloqa protokoli emas, balki mikrokontroldagi jismoniy zanjir yoki mustaqil IC. UARTning asosiy maqsadi ketma -ket ma'lumotlarni uzatish va qabul qilishdir.

UART -ning eng yaxshi tomonlaridan biri shundaki, u qurilmalar o'rtasida ma'lumotlarni uzatish uchun faqat ikkita simdan foydalanadi. UART asosidagi printsiplarni tushunish oson, lekin agar siz ushbu seriyaning birinchi qismini, SPI aloqa protokoli asoslarini o'qimagan bo'lsangiz, bu boshlash uchun yaxshi joy bo'lishi mumkin.

1 -qadam: UART MA'LUMOTINI KIRISH

UART aloqasida ikkita UART bir -biri bilan bevosita muloqot qiladi. O'tkazuvchi UART parallel ma'lumotlarni CPU kabi boshqaruvchi qurilmadan ketma -ket shaklga o'tkazadi va ketma -ket qabul qiluvchi UARTga uzatadi, so'ngra ketma -ket ma'lumotlarni qabul qiluvchi qurilma uchun parallel ma'lumotlarga aylantiradi. Ma'lumotni ikkita UART o'rtasida uzatish uchun faqat ikkita sim kerak. Ma'lumotlar uzatuvchi UARTning Tx pinidan qabul qiluvchi UARTning Rx piniga o'tadi:

2 -qadam: Ma'lumotlar uzatuvchi UARTning Tx pinidan qabul qiluvchi UARTning Rx pinigacha:

3 -qadam:

UART ma'lumotlarini asinxron tarzda uzatadi, ya'ni uzatuvchi UARTdan qabul qiluvchi UART tomonidan bitlarni tanlab olishga bitlarning chiqishini sinxronlashtirish uchun soat signallari yo'q. Soat signalining o'rniga, uzatuvchi UART uzatilayotgan ma'lumotlar paketiga start va stop bitlarini qo'shadi. Bu bitlar ma'lumotlar paketining boshi va oxirini belgilaydi, shuning uchun qabul qiluvchi UART bitlarni o'qishni qachon boshlash kerakligini biladi.

Qabul qiluvchi UART boshlang'ich bitini aniqlagandan so'ng, kirish tezligini ma'lum tezlikda o'qish tezligini o'qiy boshlaydi. Baud tezligi sekundiga bitlar bilan ifodalangan ma'lumotlarni uzatish tezligining o'lchovidir (bps). Ikkala UART ham taxminan bir xil tezlikda ishlashi kerak. Uzatish va qabul qilish UART -lari o'rtasidagi uzatish tezligi bitlar vaqti juda uzoqqa ketgunga qadar atigi 10% farq qilishi mumkin.

4 -qadam:

Ikkala UART ham bir xil ma'lumotlar paketi tuzilishini uzatish va qabul qilish uchun sozlanishi kerak.

5 -qadam: UART qanday ishlaydi

Ma'lumotni uzatmoqchi bo'lgan UART ma'lumotlar avtobusidan ma'lumotlarni oladi. Ma'lumotlar shinasi UARTga ma'lumotlarni CPU, xotira yoki mikrokontroller kabi boshqa qurilma orqali yuborish uchun ishlatiladi. Ma'lumotlar ma'lumotlar avtobusidan uzatuvchi UARTga parallel ravishda uzatiladi. UART uzatuvchi ma'lumotlar avtobusidan parallel ma'lumotlarni olgandan so'ng, u ma'lumotlar paketini yaratib, boshlang'ich bit, paritet bit va to'xtash bitlarini qo'shadi. Keyinchalik, ma'lumotlar to'plami ketma -ket, Tx pinida chiqariladi. Qabul qiluvchi UART ma'lumotlar paketini Rx pinida birma -bir o'qiydi. Keyin qabul qiluvchi UART ma'lumotlarni parallel shaklga o'tkazadi va boshlang'ich bit, parite bit va stop bitlarini olib tashlaydi. Nihoyat, qabul qiluvchi UART ma'lumotlar paketini qabul qilish uchidagi ma'lumotlar avtobusiga parallel ravishda uzatadi:

6 -qadam: UART qanday ishlashini tasvirlash

7 -qadam:

UART uzatiladigan ma'lumotlar paketlarga bo'linadi. Har bir paketda 1 boshlanish biti, 5 dan 9 gacha ma'lumotlar biti (UARTga bog'liq), ixtiyoriy parite bit va 1 yoki 2 stop bit mavjud:

8 -qadam: UART uzatilgan ma'lumotlar paketlar tasviriga joylashtirilgan

9 -qadam:

BITni boshlang

UART ma'lumot uzatish liniyasi odatda ma'lumot uzatilmaganda yuqori kuchlanish darajasida ushlab turiladi. Ma'lumot uzatishni boshlash uchun, uzatuvchi UART uzatish liniyasini bir soat tsikli uchun yuqoridan pastgacha tortadi. Qabul qiluvchi UART yuqori va past kuchlanishli o'tishni aniqlagandan so'ng, ma'lumotlar uzatish tezligidagi bitlarni o'qishni boshlaydi.

Ma'lumotlar ramkasi

Ma'lumotlar ramkasi uzatilayotgan haqiqiy ma'lumotlarni o'z ichiga oladi. Agar parite bit ishlatilsa, u 5 bitdan 8 bitgacha bo'lishi mumkin. Agar parite bit ishlatilmasa, ma'lumotlar ramkasi 9 bit uzunlikda bo'lishi mumkin. Ko'p hollarda ma'lumotlar birinchi navbatda eng kichik bit bilan yuboriladi.

PARITE

Parite sonning tengligi yoki g'alatiligini tavsiflaydi. Parit bit - bu qabul qiluvchi UART uchun uzatish paytida biron bir ma'lumot o'zgarganligini aniqlash usuli. Bitlarni elektromagnit nurlanish, mos kelmaydigan tezlik tezligi yoki uzoq masofali ma'lumotlarni uzatish orqali o'zgartirish mumkin. Qabul qiluvchi UART ma'lumotlar ramkasini o'qib bo'lgach, u 1 qiymatli bitlar sonini sanaydi va jami juft yoki toq son ekanligini tekshiradi. Agar parite biti 0 (hatto parite) bo'lsa, ma'lumotlar doirasidagi 1 bit umumiy songa teng bo'lishi kerak. Agar parite biti 1 (toq paritet) bo'lsa, ma'lumotlar doirasidagi 1 bit toq songa to'g'ri kelishi kerak. Parit bit ma'lumotlarga mos kelganda, UART uzatishda xatolar yo'qligini biladi. Ammo agar parite bit 0 bo'lsa va jami toq bo'lsa; yoki parite biti 1 ga teng va jami teng, UART ma'lumot doirasidagi bitlar o'zgarganini biladi.

BITLARNI QO'YING

u ma'lumotlar paketining tugashini bildiradi, yuboruvchi UART ma'lumotlarni uzatish liniyasini past kuchlanishdan yuqori kuchlanishga kamida ikki bitlik uzoqlikda olib boradi.

10 -qadam: UART OTIRISH QADAMLARI

1. Uzatuvchi UART ma'lumotlar avtobusidan ma'lumotlarni parallel ravishda oladi:

11 -qadam: Tasvirni uzatuvchi UART ma'lumotlar shinasidan parallel ravishda ma'lumotlarni oladi

12 -qadam: 2. uzatish UART ma'lumotlar ramkasiga boshlang'ich bit, paritet bit va to'xtash bitlarini qo'shadi:

13 -qadam: 3. Butun paket ketma -ket uzatuvchi UARTdan qabul qiluvchi UARTga yuboriladi. Qabul qilinadigan UART ma'lumotlar liniyasini oldindan tuzilgan Baud tezligida namuna oladi:

14 -qadam: 4. Qabul qiluvchi UART ma'lumotlar ramkasidan boshlang'ich bit, paritet bit va to'xtash bitlarini olib tashlaydi:

15 -qadam: 5. Qabul qiluvchi UART ketma -ket ma'lumotlarni parallel ravishda o'zgartiradi va uni qabul qilish oxiridagi ma'lumotlar avtobusiga o'tkazadi:

16 -qadam: UARTLARNING FOYDALI VA YO'QSIZLIKLARI

Hech qanday aloqa protokoli mukammal emas, lekin UARTlar o'z ishlarida juda yaxshi. Bu sizning loyihangiz ehtiyojlariga mos keladimi yoki yo'qligini aniqlashga yordam beradigan bir nechta ijobiy va salbiy tomonlari:

Afzalliklari

Faqat ikkita simdan foydalaniladi. Soat signaliga ehtiyoj yo'q. Xatolarni tekshirishga imkon beradigan tenglik biti mavjud. Ma'lumotlar paketining tuzilishi, agar ikkala tomon ham unga o'rnatilgan bo'lsa, o'zgartirilishi mumkin.

Ma'lumotlar ramkasining o'lchami maksimal 9 bit bilan cheklangan. Bir nechta qul yoki bir nechta asosiy tizimlarni qo'llab -quvvatlamaydi. Har bir UARTning uzatish tezligi bir -biridan 10% gacha bo'lishi kerak. Ushbu ketma -ketlikning uchinchi qismini davom eting. I2C aloqa protokoli elektron qurilmalar bilan muloqot qilishning boshqa usullarini bilib oladi. Yoki bo'lmasa, SPI aloqa protokoli asoslarini birinchi qismini ko'rib chiqing.

Va har doimgidek, agar sizda savollar yoki boshqa biror narsa qo'shmoqchi bo'lsangiz, izohlarda menga xabar bering! Agar sizga ushbu maqola yoqqan bo'lsa va shunga o'xshash narsalarni ko'rishni xohlasangiz, albatta kuzatib boring

Hurmat bilan

M. Junaid