UART -ийн харилцаа холбооны үндэс: 16 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Хэвлэгч, хулгана, модемууд тэдгээр том овортой холбогчтой зузаан кабельтай байсныг санаж байна уу? Таны компьютерт шууд утсаар оруулах ёстой байсан хүмүүс үү? Эдгээр төхөөрөмжүүд нь UART -ийг ашиглан таны компьютертэй харилцаж байсан байх. USB нь хуучин кабель, холбогчийг бараг бүрэн сольсон боловч UART нь өнгөрсөн зүйл биш юм. GPS модулиуд, Bluetooth модулиуд, RFID карт уншигч модулиудыг Raspberry Pi, Arduino эсвэл бусад микроконтроллеруудтай холбохын тулд DIY цахилгаан хэрэгслийн олон төслүүдэд UART -ийг ашиглаж байгааг олж мэдэх болно.

UART нь бүх нийтийн асинхрон хүлээн авагч/дамжуулагч гэсэн утгатай. Энэ нь SPI ба I2C гэх мэт харилцааны протокол биш, харин микроконтроллер дахь физик хэлхээ эсвэл бие даасан IC юм. UART -ийн гол зорилго нь цуваа өгөгдөл дамжуулах, хүлээн авах явдал юм.

UART -ийн хамгийн сайн талуудын нэг нь төхөөрөмж хооронд өгөгдөл дамжуулахад зөвхөн хоёр утас ашигладаг явдал юм. UART -ийн зарчмуудыг ойлгоход хялбар байдаг, гэхдээ хэрэв та энэ цувралын нэг хэсэг болох SPI -ийн харилцааны протоколын үндсийг уншаагүй бол энэ нь эхлэхэд тохиромжтой газар байж магадгүй юм.

Алхам 1: UART COMMUNICATION -ийн танилцуулга

UART харилцаанд хоёр UART хоорондоо шууд харилцдаг. Дамжуулагч UART нь CPU гэх мэт хяналтын төхөөрөмжөөс зэрэгцээ өгөгдлийг цуваа хэлбэрт хөрвүүлж, хүлээн авагч UART руу цуваа хэлбэрээр дамжуулдаг бөгөөд дараа нь цуваа өгөгдлийг хүлээн авах төхөөрөмжийн зэрэгцээ өгөгдөл болгон хөрвүүлдэг. Хоёр UART хооронд өгөгдөл дамжуулахад зөвхөн хоёр утас хэрэгтэй. Өгөгдөл дамжуулагч UART -ийн Tx зүүгээс хүлээн авагч UART -ийн Rx зүү рүү урсдаг.

Алхам 2: Өгөгдөл дамжуулах UART -ийн Tx зүүгээс хүлээн авагч UART -ийн Rx зүү хүртэл:

Алхам 3:

UART нь өгөгдлийг асинхрон байдлаар дамжуулдаг бөгөөд энэ нь дамжуулагч UART -ээс битийн гаралтыг хүлээн авагч UART -аас битийн дээж авах хүртэл синхрончлох цагийн дохио байхгүй гэсэн үг юм. Цагийн дохионы оронд дамжуулагч UART нь дамжуулж буй өгөгдлийн пакет дээр эхлэх ба зогсоох битүүдийг нэмдэг. Эдгээр битүүд нь өгөгдлийн пакетийн эхлэл ба төгсгөлийг тодорхойлдог тул хүлээн авагч UART нь битүүдийг хэзээ уншиж эхлэхээ мэддэг.

Хүлээн авагч UART нь эхлэх битийг илрүүлэх үед ирж буй битүүдийг baud rate гэж нэрлэдэг тодорхой давтамжтайгаар уншиж эхэлдэг. Baud rate нь секундэд битээр илэрхийлэгддэг өгөгдөл дамжуулах хурдыг хэмжих хэмжигдэхүүн юм. UART хоёулаа ойролцоогоор ижил хурдтай ажиллах ёстой. Утас дамжуулах ба хүлээн авах UART -ийн хоорондох дамжуулах хурд нь битийн хугацаа хэт хол байхаас өмнө ойролцоогоор 10% -иар л ялгаатай байж болно.

Алхам 4:

UART хоёулаа ижил өгөгдлийн пакетийн бүтцийг дамжуулах, хүлээн авахаар тохируулагдсан байх ёстой.

Алхам 5: UART хэрхэн ажилладаг вэ

Мэдээлэл дамжуулах гэж буй UART нь өгөгдлийн автобуснаас өгөгдлийг хүлээн авдаг. Өгөгдлийн автобусыг CPU, санах ой эсвэл микроконтроллер гэх мэт өөр төхөөрөмжөөр UART руу өгөгдөл дамжуулахад ашигладаг. Мэдээллийг өгөгдлийн автобуснаас дамжуулагч UART руу зэрэгцээ хэлбэрээр дамжуулдаг. Дамжуулагч UART нь өгөгдлийн автобуснаас зэрэгцээ өгөгдлийг авсны дараа өгөгдлийн пакетийг үүсгэх эхлэл, паритет бит, зогсолтын битийг нэмж өгдөг. Дараа нь өгөгдлийн пакетыг Tx зүү дээр бага багаар дараалан гаргадаг. Хүлээн авагч UART нь өгөгдлийн пакетыг Rx зүүгээр нь бага багаар уншдаг. Хүлээн авагч UART нь өгөгдлийг параллель хэлбэрээр буцааж хөрвүүлж, эхлэх бит, паритет бит, зогсоох битүүдийг арилгадаг. Эцэст нь хүлээн авагч UART нь өгөгдлийн пакетийг хүлээн авах төгсгөлд байгаа өгөгдлийн автобустай зэрэгцүүлэн шилжүүлдэг.

Алхам 6: UART хэрхэн ажилладаг талаар зураг

Алхам 7:

UART дамжуулсан өгөгдлийг пакет болгон зохион байгуулдаг. Пакет бүр 1 эхлэх бит, 5 -аас 9 өгөгдлийн бит (UART -ээс хамаарч), нэмэлт парит бит, 1 эсвэл 2 зогсолтын бит агуулдаг:

Алхам 8: UART дамжуулсан өгөгдлийг пакетийн зураг дээр зохион байгуулдаг

Алхам 9:

БИТИЙГ ЭХЛЭХ

UART өгөгдөл дамжуулах шугам нь өгөгдөл дамжуулахгүй байх үед ихэвчлэн өндөр хүчдэлийн түвшинд байрладаг. Өгөгдөл дамжуулах ажлыг эхлүүлэхийн тулд дамжуулагч UART нь дамжуулах шугамыг нэг цагийн мөчлөгт өндөрөөс доош хүртэл татаж авдаг. Хүлээн авагч UART нь өндөр ба бага хүчдэлийн шилжилтийг илрүүлэх үед өгөгдлийн хүрээ дэх битүүдийг baud хурдны давтамжаар уншиж эхэлдэг.

Өгөгдлийн хүрээ

Өгөгдлийн хүрээ нь дамжуулж буй бодит өгөгдлийг агуулдаг. Хэрэв парит бит ашиглавал 5 битээс 8 бит хүртэл байж болно. Хэрэв паритет бит ашиглаагүй бол өгөгдлийн хүрээ 9 битийн урттай байж болно. Ихэнх тохиолдолд өгөгдлийг хамгийн бага ач холбогдлоор нь илгээдэг.

ТОНОГЛОЛ

Parity нь тооны тэгш эсвэл сондгой байдлыг тодорхойлдог. Парит бит нь хүлээн авагч UART -д дамжуулах явцад ямар нэгэн өгөгдөл өөрчлөгдсөн эсэхийг тодорхойлох арга юм. Цахилгаан соронзон цацраг туяа, тааралтын хурд эсвэл холын зайн өгөгдөл дамжуулах замаар битүүдийг өөрчилж болно. Хүлээн авагч UART нь өгөгдлийн хүрээг уншсаны дараа 1 -ийн утгатай битийн тоог тоолж, нийлбэр нь тэгш эсвэл сондгой тоог шалгадаг. Хэрэв паритет бит нь 0 (тэнцүү тэнцүү) байвал өгөгдлийн хүрээний 1 бит нь нийт тоо байх ёстой. Хэрэв parity bit нь 1 (сондгой паритет) байвал өгөгдлийн хүрээний 1 бит нь сондгой тоогоор илэрхийлэгдэх ёстой. Паритет бит нь өгөгдөлтэй таарч байвал UART нь дамжуулалт алдаагүй болохыг мэддэг. Гэхдээ хэрэв parity bit нь 0, нийлбэр нь сондгой байвал; эсвэл паритет бит нь 1, нийлбэр нь тэнцүү, UART нь өгөгдлийн хүрээний битүүд өөрчлөгдсөнийг мэддэг.

ХООЛУУДЫГ ЗОГСООЧ

o Өгөгдлийн пакет дуусах тухай дохио өгч, UART илгээж өгөгдөл дамжуулах шугамыг бага хүчдэлээс өндөр хүчдэл рүү дор хаяж хоёр битийн хугацаанд явуулдаг.

Алхам 10: УЯН ДАМЖУУЛАХ АЛХАМ

1. Дамжуулагч UART нь өгөгдлийн автобуснаас өгөгдлийг зэрэгцээ хүлээн авдаг.

Алхам 11: Зураг дамжуулах UART нь өгөгдлийн шугамаас өгөгдлийг зэрэгцээ хүлээн авдаг

Алхам 12: 2. дамжуулах UART нь өгөгдлийн фрэймд эхлэх бит, паритет бит, зогсолтын битүүдийг нэмнэ

Алхам 13: 3. Бүх багцыг дамжуулагч UART -ээс хүлээн авагч UART руу цувралаар илгээнэ. Хүлээн авах UART нь өгөгдлийн шугамыг урьдчилан тохируулсан Baud Rate дээр дээжлэнэ

Алхам 14: 4. Хүлээн авагч UART нь өгөгдлийн хүрээнээс эхлэх бит, паритет бит, зогсолтын битийг хасдаг

Алхам 15: 5. Хүлээн авагч UART нь цуваа өгөгдлийг параллель болгон хөрвүүлж, хүлээн авах төгсгөлд байгаа өгөгдлийн автобус руу шилжүүлнэ

Алхам 16: УАРТЫН ДАВУУ ТАЛ, ДУТАЙ ТАЛ

Харилцааны ямар ч протокол төгс байдаггүй, гэхдээ UART нь хийж буй зүйлдээ маш сайн байдаг. Эдгээр нь таны төслийн хэрэгцээнд нийцэж байгаа эсэхийг шийдэхэд туслах давуу болон сул талуудыг энд оруулав.

ДАВУУ ТАЛ

Зөвхөн хоёр утас ашигладаг Цагийн дохио шаардлагагүй Шаардлагатай алдааг шалгахын тулд паритет биттэй байдаг. Үүнийг аль алиныг нь тохируулсан тохиолдолд өгөгдлийн пакетийн бүтцийг өөрчилж болно. Бичиг баримт сайтай, өргөн хэрэглэгддэг сул тал

Өгөгдлийн хүрээний хэмжээ дээд тал нь 9 битээр хязгаарлагддаг Олон боол эсвэл олон мастер системийг дэмждэггүй UART бүрийн дамжуулах хурд нь бие биенээсээ 10% дотор байх ёстой. Энэ цувралын гуравдугаар хэсгийг үргэлжлүүлнэ үү. I2C Харилцааны Протокол нь электрон төхөөрөмжүүд хоорондоо харилцах өөр нэг аргыг олж мэдэх болно. Эсвэл хэрэв та хараахан амжаагүй байгаа бол SPI -ийн харилцааны протоколын үндсэн хэсгийг үзнэ үү.

Хэрэв танд асуулт эсвэл нэмж оруулах зүйл байгаа бол үргэлж урьдын адил сэтгэгдэл дээр надад хэлээрэй! Хэрэв танд энэ нийтлэл таалагдсан бөгөөд үүнтэй төстэй зүйл үзэхийг хүсч байвал дагахаа мартуузай

Хүндэтгэсэн

М. Жунайд