BATAYAN NG KOMUNIKASYON SA UART: 16 Mga Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Naaalala kapag ang mga printer, daga, at modem ay may makapal na mga kable sa mga malalaking clunky konektor na iyon? Ang mga literal na kailangang mai-screwed sa iyong computer? Ang mga aparato ay malamang na gumagamit ng UART upang makipag-usap sa iyong computer. Habang ang USB ay halos ganap na pinalitan ang mga lumang cable at konektor, ang UART ay tiyak na hindi isang bagay ng nakaraan. Mahahanap mo ang mga UART na ginagamit sa maraming mga proyekto sa electronics ng DIY upang ikonekta ang mga module ng GPS, mga module ng Bluetooth, at mga module ng RFID card reader sa iyong Raspberry Pi, Arduino, o iba pang mga microcontroller.

Ang UART ay nangangahulugang Universal Asynchronous Receiver / Transmitter. Hindi ito isang protocol ng komunikasyon tulad ng SPI at I2C, ngunit isang pisikal na circuit sa isang microcontroller, o isang stand-alone IC. Pangunahing layunin ng UART ay upang magpadala at makatanggap ng serial data.

Ang isa sa mga pinakamahusay na bagay tungkol sa UART ay gumagamit lamang ito ng dalawang wires upang magpadala ng data sa pagitan ng mga aparato. Ang mga prinsipyo sa likod ng UART ay madaling maunawaan, ngunit kung hindi mo nabasa ang bahagi ng isa sa seryeng ito, Mga Pangunahing Kaalaman sa SPI Communication Protocol, maaaring maging isang magandang lugar upang magsimula.

Hakbang 1: PANIMULA SA KOMUNIKASYON SA UART

Sa komunikasyon sa UART, dalawang UART ang direktang nakikipag-usap sa bawat isa. Ang nagpapadala ng UART ay nagko-convert ng parallel data mula sa isang pagkontrol ng aparato tulad ng isang CPU sa serial form, inililipat ito sa serial sa tumatanggap na UART, na pagkatapos ay i-convert ang serial data pabalik sa parallel data para sa tumatanggap na aparato. Dalawang wires lamang ang kinakailangan upang makapagpadala ng data sa pagitan ng dalawang UART. Ang data ay dumadaloy mula sa Tx pin ng nagpapadala ng UART sa Rx pin ng tumatanggap na UART:

Hakbang 2: Daloy ng Data Mula sa Tx Pin ng Transmitting UART sa Rx Pin ng Tumatanggap ng UART:

Hakbang 3:

Ang mga UART ay nagpapadala ng data nang hindi magkakasabay, na nangangahulugang walang signal ng orasan upang mai-synchronize ang output ng mga bit mula sa paglilipat ng UART sa sampling ng mga piraso ng tumatanggap na UART. Sa halip na isang signal ng orasan, ang nagpapadala ng UART ay nagdaragdag ng mga pagsisimula at paghinto ng mga piraso sa data packet na inililipat. Tinutukoy ng mga bit na ito ang simula at pagtatapos ng packet ng data upang malaman ng tumatanggap na UART kung kailan magsisimulang basahin ang mga piraso.

Kapag ang natanggap na UART ay nakakita ng isang panimulang bit, nagsisimula itong basahin ang mga papasok na piraso sa isang tukoy na dalas na kilala bilang baud rate. Ang rate ng baud ay isang sukat ng bilis ng paglipat ng data, na ipinapakita sa mga bit bawat segundo (bps). Ang parehong mga UART ay dapat na gumana sa halos parehong rate ng baud. Ang rate ng baud sa pagitan ng paglilipat at pagtanggap ng mga UART ay maaari lamang mag-iba ng halos 10% bago masyadong malayo ang tiyempo ng mga piraso.

Hakbang 4:

Ang parehong mga UART ay dapat ding naka-configure upang maipadala at makatanggap ng parehong istraktura ng packet ng data.

Hakbang 5: PAANO MUMUMANGO ANG UART

Ang UART na magpapadala ng data ay tumatanggap ng data mula sa isang data bus. Ginagamit ang data bus upang magpadala ng data sa UART ng ibang aparato tulad ng isang CPU, memorya, o microcontroller. Ang data ay inililipat mula sa data bus patungo sa nagpapadala ng UART sa parallel form. Matapos makuha ng nailipat na UART ang parallel data mula sa data bus, nagdaragdag ito ng isang panimulang bit, isang parity bit, at isang stop bit, na lumilikha ng packet ng data. Susunod, ang packet ng data ay output nang serial, nang paunti-unti sa Tx pin. Ang tumatanggap na UART ay binabasa ang data packet nang paunti-unti sa Rx pin nito. Ang pagtanggap ng UART pagkatapos ay i-convert ang data pabalik sa parallel form at aalisin ang start bit, parity bit, at ihinto ang mga piraso. Sa wakas, inililipat ng tumatanggap na UART ang packet ng data kahanay sa data bus sa pagtanggap:

Hakbang 6: Larawan Paano Gumagana ang UART

Hakbang 7:

Ang data na nailipat ng UART ay isinaayos sa mga packet. Ang bawat packet ay naglalaman ng 1 start bit, 5 hanggang 9 data bits (depende sa UART), isang opsyonal na parity bit, at 1 o 2 stop bits:

Hakbang 8: Ang Naihatid na Data ng UART Ay Naayos sa Larawan ng Mga Packet

Hakbang 9:

SIMULA ANG BIT

Ang linya ng paghahatid ng data ng UART ay karaniwang gaganapin sa isang mataas na antas ng boltahe kapag hindi ito nagpapadala ng data. Upang simulan ang paglipat ng data, ang paghahatid ng UART ay kumukuha ng linya ng paghahatid mula sa mataas hanggang sa mababa para sa isang ikot ng orasan. Kapag nakita ng tumatanggap na UART ang mataas hanggang mababang boltahe na paglipat, nagsisimula itong basahin ang mga piraso sa frame ng data sa dalas ng rate ng baud.

BALANGKAS NG MGA DATOS

Naglalaman ang data frame ng aktwal na data na inililipat. Maaari itong maging 5 bits hanggang sa 8 bits ang haba kung ginamit ang isang parity bit. Kung walang ginamit na bit ng pagkakapareho, ang frame ng data ay maaaring may haba na 9 na piraso. Sa karamihan ng mga kaso, ipinapadala ang data na may pinakamaliit na makabuluhang kaunting muna.

PARITADO

Inilalarawan ng pagkakaparehas ang pantay o kakatwa ng isang numero. Ang parity bit ay isang paraan para masabi ng tumatanggap na UART kung may anumang data na nagbago sa panahon ng paghahatid. Ang mga bit ay maaaring mabago ng electromagnetic radiation, hindi magkatugma na mga rate ng baud, o paglilipat ng data ng malayuan. Matapos basahin ng tumatanggap na UART ang frame ng data, binibilang nito ang bilang ng mga piraso na may halagang 1 at sinuri kung ang kabuuan ay isang pantay o kakaibang numero. Kung ang parity bit ay isang 0 (kahit na pagkakapareho), ang 1 mga piraso sa frame ng data ay dapat na kabuuang sa isang pantay na numero. Kung ang parity bit ay isang 1 (kakaibang pagkakapareho), ang 1 mga piraso sa frame ng data ay dapat na kabuuan sa isang kakatwang numero. Kapag ang parity bit ay tumutugma sa data, alam ng UART na ang paghahatid ay walang mga error. Ngunit kung ang parity bit ay isang 0, at ang kabuuan ay kakaiba; o ang parity bit ay isang 1, at ang kabuuan ay pantay, alam ng UART na ang mga piraso sa frame ng data ay nagbago.

TIGILAN ANG BITS

o hudyat ang pagtatapos ng packet ng data, ang pagpapadala ng UART ay nagtutulak sa linya ng paghahatid ng data mula sa isang mababang boltahe hanggang sa isang mataas na boltahe para sa hindi bababa sa dalawang bit na tagal.

Hakbang 10: MGA HAKBANG NG UART TRANSMISSION

1. Ang nagpapadala ng UART ay tumatanggap ng data nang kahanay mula sa data bus:

Hakbang 11: Ang Paghahatid ng Larawan sa UART ay Tumatanggap ng Data sa Parallel Mula sa Data Bus

Hakbang 12: 2. ang Paghahatid ng UART ay Nagdaragdag ng Start Bit, Parity Bit, at ang Stop Bit (s) sa Data Frame:

Hakbang 13: 3. ang Buong Packet ay Pinadalhan ng Serial Mula sa Pagpapadala ng UART sa Tumatanggap ng UART. ang Pagtanggap ng UART Mga Sampol ng Linya ng Data sa Paunang na-configure na Baud Rate:

Hakbang 14: 4. ang Tumatanggap ng UART ay Itinatapon ang Start Bit, Parity Bit, at Itigil ang Bit Mula sa Data Frame:

Hakbang 15: 5. ang Tumatanggap ng UART ay Binabago ang Serial Data Bumalik Sa Parallel at Inililipat Ito sa Data Bus sa Pagtanggap ng Pagtatapos:

Hakbang 16: Mga kalamangan at kawalan ng mga UARTS

Walang komunikasyon protocol ay perpekto, ngunit UARTs ay medyo mahusay sa kung ano ang ginagawa nila. Narito ang ilang mga kalamangan at kahinaan upang matulungan kang magpasya kung angkop o hindi sila umaangkop sa mga pangangailangan ng iyong proyekto:

MGA KAGAMITAN

Gumagamit lamang ng dalawang wires Walang kinakailangang signal ng orasan Mayroong kaunting pagkakapareho upang payagan ang error sa pag-check Ang istraktura ng packet ng data ay maaaring mabago hangga't nakaayos ang magkabilang panig para dito Mahusay na dokumentado at malawakang ginamit na pamamaraan DISADVANTAGES

Ang laki ng frame ng data ay limitado sa isang maximum na 9 bits Hindi sinusuportahan ang maraming mga alipin o maraming mga master system Ang mga rate ng baud ng bawat UART ay dapat na nasa loob ng 10% ng bawat isa Magpatuloy sa bahagi ng tatlong seryeng ito, Mga Pangunahing Kaalaman sa I2C Communication Protocol upang malaman ang tungkol sa ibang paraan ng pakikipag-usap sa mga elektronikong aparato. O kung hindi mo pa nagagawa, suriin ang bahaging uno, Mga Pangunahing Kaalaman sa SPI Communication Protocol.

At tulad ng lagi, ipaalam sa akin sa mga komento kung mayroon kang mga katanungan o anumang bagay na idaragdag! Kung nagustuhan mo ang artikulong ito at nais na makita ang higit pang kagaya nito, tiyaking Sundin

Pagbati

M. Junaid