UART-communicatie: blokschema en zijn toepassingen

UART-communicatie: blokschema en zijn toepassingen

Als we ons de oude computeronderdelen herinneren, zoals printer, muis, wordt het toetsenbord geassocieerd met behulp van connectoren. Het communicatieproces tussen de computer en deze onderdelen zou kunnen worden gedaan met behulp van de UART. Universal Serial Bus (USB) heeft allerlei communicatieprincipes op computers veranderd. Maar UART wordt nog steeds gebruikt in de bovengenoemde toepassingen. Ongeveer allemaal soorten microcontroller architecturen hebben ingebouwde UART-hardware vanwege seriële communicatie en gebruiken slechts twee kabels voor communicatie. Dit artikel bespreekt wat UART, Hoe UART werkt, het verschil tussen seriële en parallelle communicatie, UART blokschema , UART-communicatie, UART-interfacing, toepassingen, voordelen en nadelen.



Wat is UART?

De UART volledig formulier is 'universele asynchrone ontvanger / zender', en het is een ingebouwde IC binnen een microcontroller, maar niet als een communicatieprotocol (I2C & SPI). De belangrijkste functie van UART is de seriële datacommunicatie. In UART kan de communicatie tussen twee apparaten op twee manieren gebeuren, namelijk seriële datacommunicatie en parallelle datacommunicatie.


UART

UART





Seriële en parallelle communicatie

Bij seriële datacommunicatie kunnen de gegevens via een enkele kabel of lijn in bit-by-bit-vorm worden overgedragen en zijn er slechts twee kabels nodig. Seriële datacommunicatie is niet duur in vergelijking met parallelle communicatie. Het vereist veel minder schakelingen en draden. Deze communicatie is dus erg handig in samengestelde circuits in vergelijking met parallelle communicatie.

Bij parallelle datacommunicatie kunnen de gegevens via meerdere kabels tegelijk worden overgedragen. Parallelle datacommunicatie is duur en erg snel, omdat er extra hardware en kabels voor nodig zijn. De beste voorbeelden voor deze communicatie zijn oude printers, PCI, RAM, enz.



Parallelle communicatie

Parallelle communicatie

UART-blokschema

Het UART-blokschema bestaat uit twee componenten namelijk de zender en ontvanger die hieronder wordt weergegeven. Het zendgedeelte bevat drie blokken, namelijk zendhoudregister, schuifregister en ook besturingslogica. Evenzo omvat de ontvangersectie een ontvangsthoudregister, schuifregister en besturingslogica. Deze twee secties worden gewoonlijk geleverd door een baudrate-generator. Deze generator wordt gebruikt voor het genereren van de snelheid wanneer het zendgedeelte en het ontvangergedeelte de gegevens moeten verzenden of ontvangen.

Het hold-register in de zender bevat de te verzenden databyte. De schuifregisters in zender en ontvanger verplaatsen de bits naar rechts of links totdat een byte aan gegevens wordt verzonden of ontvangen. Een lees (of) schrijfbesturingslogica wordt gebruikt om te vertellen wanneer er moet worden gelezen of geschreven.


De baudrate-generator tussen de zender en de ontvanger genereert de snelheid die varieert van 110 bps tot 230400 bps. De baudrates van microcontrollers zijn doorgaans 9600 tot 115200.

UART-blokschema

UART-blokschema

UART-communicatie

In deze communicatie zijn er twee soorten UART's beschikbaar, namelijk het verzenden van UART en het ontvangen van UART, en de communicatie tussen deze twee kan rechtstreeks door elkaar worden gedaan. Hiervoor zijn slechts twee kabels nodig om te communiceren tussen twee UART's. De gegevensstroom komt van zowel de verzendende (Tx) als de ontvangende (Rx) pinnen van de UART's. In UART kan de datatransmissie van Tx UART naar Rx UART asynchroon worden uitgevoerd (er is geen CLK-signaal voor het synchroniseren van de o / p-bits).

De datatransmissie van een UART kan worden gedaan door gebruik te maken van een databus in de vorm van parallel door andere apparaten zoals een microcontroller, geheugen, CPU, etc. Na ontvangst van de parallelle data van de bus, vormt het een datapakket door drie bits toe te voegen zoals start, stop en pariteit. Het leest het datapakket bit voor bit en zet de ontvangen data om in de parallelle vorm om de drie bits van het datapakket te elimineren. Concluderend, het datapakket dat door de UART wordt ontvangen, wordt parallel overgedragen naar de databus aan de ontvangende kant.

UART-communicatie

UART-communicatie

Start Bit

Start-bit is ook bekend als een synchronisatiebit dat vóór de feitelijke gegevens wordt geplaatst. Over het algemeen wordt een inactieve datatransmissielijn bestuurd op een hoogspanningsniveau. Om de datatransmissie te starten, sleept de UART-transmissie de datalijn van een hoogspanningsniveau (1) naar een laagspanningsniveau (0). De verkrijgende UART merkt deze transformatie op van het hoge niveau naar het lage niveau via de datalijn en begint de echte gegevens te begrijpen. Over het algemeen is er maar één startbit.

Stop Bit

De stopbit wordt aan het einde van het datapakket geplaatst. Gewoonlijk is deze bit 2 bits lang, maar wordt vaak alleen een bit gebruikt. Om de uitzending te stoppen, de UART houdt de datalijn op hoogspanning.

Pariteitsbit

Met een pariteitsbit kan de ontvanger controleren of de verzamelde gegevens juist zijn of niet. Het is een foutcontrolesysteem op laag niveau en een pariteitsbit is beschikbaar in twee bereiken, zoals Even Parity en Odd Parity. Dit bit wordt eigenlijk niet veel gebruikt, dus het is niet verplicht.

Databits of dataframe

De databits bevatten de echte gegevens die van de zender naar de ontvanger worden overgebracht. De dataframelengte zou tussen 5 en 8 kunnen zijn. Als de pariteitsbit niet wordt gebruikt, kan de dataframelengte 9-bit lang zijn. Over het algemeen is de LSB van de gegevens die eerst moeten worden verzonden, erg handig voor het verzenden.

UART-interface

De volgende afbeelding toont de UART-interface met een microcontroller ​De UART-communicatie kan worden gedaan met behulp van drie signalen, zoals TXD, RXD en GND.

Door dit te gebruiken, kunnen we een tekst in de personal computer weergeven vanaf de 8051 microcontroller-kaart, evenals de UART-module. Op het 8051-bord zijn er twee seriële interfaces, zoals UART0 en UART1. Hier wordt UART0-interfacing gebruikt. De Tx-pin verzendt de informatie naar de pc en de Rx-pin ontvangt de informatie van de pc. Baudrate kan worden gebruikt om de snelheden van zowel de microcontroller als de pc aan te duiden. De gegevensoverdracht en -ontvangst kunnen correct worden uitgevoerd als de baudrates van zowel de microcontroller als de pc vergelijkbaar zijn.

UART-interface

UART-interface

Toepassingen van UART

UART wordt normaal gesproken gebruikt in microcontrollers voor exacte vereisten, en deze zijn ook beschikbaar in verschillende communicatieapparaten zoals draadloze communicatie , GPS-eenheden, Bluetooth-module , en vele andere toepassingen.

De communicatiestandaarden zoals RS422 & TIA worden gebruikt in UART behalve RS232. Meestal is een UART een afzonderlijke IC die wordt gebruikt in UART seriële communicatie.

Voordelen en nadelen van UART

De voor- en nadelen van UART zijn onder meer de volgende

  • Het vereist slechts twee draden voor datacommunicatie
  • CLK-signaal is niet vereist.
  • Het bevat een pariteitsbit waarmee u de fouten kunt controleren
  • De datapakketconfiguratie kan worden gewijzigd omdat beide oppervlakken ervoor zijn ingericht
  • De dataframegrootte is maximaal 9 bits
  • Het kan niet meerdere slaaf (of) mastersystemen bevatten
  • De baudrate van elke UART moet in 10% van elkaar liggen

Dit gaat dus allemaal over een overzicht van Universele asynchrone ontvangerzender (UART) is een van de fundamentele interfaces die een eenvoudige, kosteneffectieve en consistente communicatie tussen microcontroller en pc mogelijk maakt. Hier is een vraag voor jou wat zijn UART-pinnen