Blok UART

Predmet	Historický vývoj UART Štandard RS232 Štandard RS485 Blok UART API UART Protokol MODBUS/uBUS Popis protokolu MODBUS/uBUS Implementácia protokolu MODBUS/uBUS
Konfigurovateľné mikroprocesorové systémy
Tématická časť:
Sériová asynchrónna komunikácia - UART

Univerzálny asynchrónny prijímač / vysielač (UART- universal asynchronous receiver/transmitter) je typ "asynchrónneho prijímača / vysielača", hardvéru počítača, ktorý konvertuje dáta medzi paralelný a sériový rozhraním. UART sú bežne používané v spojení s ďalšími komunikačnými štandardmi ako EIA RS-232.

UART je zvyčajne individuálny (alebo jeho časť), integrovaný obvod a používa sa pre sériovú komunikáciu cez počítač alebo periférne zariadenia, sériový port. UART sú obyčajne zahrnuté v mikroprocesoroch. Dual UART alebo Duart kombinuje dva UART do jediného čipu. Veľa moderných integrovaných obvodov teraz prichádzajú s UART, ktorý tiež môže komunikovať synchrónne, tieto zariadenia sa nazývajú USARTs (univerzálny synchrónny / asynchrónny prijímač / vysielač).

Vysielač a prijímač sériových dát

Uart

Univerzálny Asynchrónne Prijímač / vysielač (UART), je kľúčovou súčasťou sériovej komunikácie subsystému počítača. UART berie byty dát a prenáša jednotlivé bity v sekvenčným spôsobom. V mieste určenia, druhý UART poskladá bity do kompletných bytov. Sériový prenos digitálnych informácií (BITS) prostredníctvom jediného drôtu, alebo iné médium, je oveľa nákladnejšie ako paralelný prenos prostredníctvom niekoľkých drôtov. UART slúži k prevodu zasielaných informácií medzi sekvenčné a paralelné porty na každom konci spojenia. Každý UART obsahuje posuvný register, ktorý je základný spôsob prepočtu medzi sériový a paralelný portami.

Vonkajšie signály môžu byť z mnohých rôznych foriem. Príklady noriem pre napätie signalizácia sú RS-232, RS-422 a RS-485 z EIA.

Historia

Prítomnosť alebo neprítomnosť prúdu (v prúdovej slučke), bol použitý v telegrafných okruhov. Niektoré zabezpečovacie systémy nepoužívajú elektrické drôty. Príkladom takých sú optické vlákno, IrDA (infračervený), a (bezdrôtový) Bluetooth vo svojom Serial Port Profile (SPP). Niektoré zabezpečovacie systémy používajú moduláciu nosného signálu. Príkladom je modulácia audio signálu z modemu telefónnej linky, RF modulácia s dátami rádia.

Komunikácia môže byť "full duplex" (ako posielať a prijímať súčasne) alebo "polovičný duplex" (zariadenia sa striedajú - vysielacie a prijímacie). Od roku 2008, sú bežne používané UART s RS-232 pre vkladanie systému komunikácie. To je užitočné pre komunikáciu medzi procesormi, a tiež s PC.

Synchrónny sériový prenos

Synchrónny sériový prenos vyžaduje, aby odosielateľ aj príjemca zdieľaľ Clock s iným alebo že odosielateľ poskytne časový signál, takže príjemca vie, kedy má čítať ďalší bit dát. Vo väčšine formách sériovej synchrónnej komunikácie, ak niesú k dispozícii žiadne údaje v danom okamihu k prenosu, vyplnený znak musí byť zaslaný skôr tak, že dáta sú neustále prenášané. Synchrónna komunikácia je zvyčajne účinnejšia, lebo dátové bity sú prenášané medzi vysielačom a prijímačom, na druhej strane je zas drahšia, lebo treba extra vodiče a obvody sú povinné zdieľať hodinový signál medzi vysielačom a prijímačom.

Forma Synchrónneho prenosu sa používa u tlačiarní a pevných diskoch v tom, že dáta sú odoslaná na jeden z drôtov, kým časovač je vyslaný na iný drôt. Tlačiarne a pevné disky nie sú obvykle sériovo vybavené, pretože väčšina stanovených noriem diskových rozhraní posiela celé slovo údajov pre každý časovač. V PC sú známe ako paralelné zariadenia.

Štandardný sériový komunikačný hardware v PC nepodporuje Synchrónne operácie. Tento režim je tu popísaný len pre porovnanie.

Asynchrónny sériový prenos

Asynchrónny prenos umožňuje že dáta môžu byť bez odoslané bez toho aby odosielateľ musel poslať hodinový signál k prijímaču. Namiesto toho musia odosielateľ a príjemca dohodnúť o tzv. harmonograme parametrov a špeciálnych bitoch, ktoré sú pridané ku každému slovu a sú používané na synchronizáciu vysielajúcej a prijímacej jednotky.

Ak je slovo poslané do UART pre asynchrónne prenos, bit s názvom "Start Bit", je na začiatku každého slova, ktoré sa má zasielať. Štart Bit sa používa na varovanie prijímača, že dáta majú byť zaslané, a prinúti hodiny v prijímači do synchronizácie s hodinami vo vysielači. Tieto dve hodiny musia byť natoľko presné, že frekvencia nesmie byť odlišná viac ako o 10% počas prenosu zvyšných bitov v slove.

Po štart bit, sú jednotlivé bity slova údajov poslané s Least Significant Bit (LSB). Každý bit v prenose je prenášaný v presne rovnakom čase ako všetky ostatné bity a prijímač, sleduje, či bit je 1 alebo 0. Odosielateľ nevie, kedy prijímač sleduje hodnotu bitu. Odosielateľa len vie, kedy hodiny hovoria o začatí vysielania ďaľšieho bit tohto slova.

Keď sa odošlú , môže vysielač šetky data ,pridá sa Parita, ktorú generuje vysielač. Bit Parity môžu byť použité prijímačom na vykonanie jednoduchej kontroly chýb. Vysielač potom pošle Stop bit.

Akonáhle prijímač dostane všetky bity, môže skontrolovať paritné bity (odosielateľa a príjemač sa musia dohodnúť na tom, či Bit Parit je na použité v prenose), a až potom prijímač hľadá Bit Stop. Ak sa Bit Stop neobjaví, UART informuje o Framing Error. Zvyčajná príčina Framing Erroru je, že časovač odosielateľa aj príjemcu nebežia na rovnakej frekvencii, alebo že signál bol prerušený.

Bez ohľadu na to, či dáta boli prijaté správne alebo nie, UART automaticky osdtraňuje Start bit, paritu a stop bity.

Ak sú ďalšie dáta je pripravené na odoslanie, Štart Bit pre nové dáta budú odoslané, akonáhle sa príjme Bit Stop z predchádzajúcich dát.

Charactercode UART

Ostatné funkcie UART

Okrem základnej prácu prenosu dát z paralelného na sériový port, UART zvyčajne poskytuje ďalšie signály, ktoré môžu byť použité na označenie stavu prenosových médií a na reguláciu prietoku dát v prípade, že vzdialené zariadenie nie je pripravený prijať ďalšie dáta.

Implementácia bloku UART v procesoroch Cypress CY8C29x66

Vnútorná štruktúra bloku UART

Zapojenie bloku UART pre prenosovú rýchlosť 19200 Bd