Uart это. UART протокол: принцип работы, характеристики и применение во встраиваемых системах

Что такое UART и как он работает. Какие преимущества и недостатки у UART по сравнению с другими протоколами. Где применяется UART в современной электронике. Как настроить и использовать UART в микроконтроллерах.

Что такое UART и как он работает

UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) — это универсальный асинхронный приемопередатчик, представляющий собой протокол последовательной передачи данных. UART широко используется во встраиваемых системах для обмена данными между устройствами.

Основные характеристики UART:

• Асинхронный протокол (не требует общего тактового сигнала)
• Полнодуплексный режим работы (одновременная передача в обоих направлениях)
• Использует две линии передачи данных — TX (передача) и RX (прием)
• Скорость передачи данных согласуется заранее
• Данные передаются побитно в виде кадров

Структура кадра UART

Кадр UART имеет следующую структуру:

1. Стартовый бит (всегда 0) — сигнализирует о начале передачи
2. Биты данных (5-9 бит, обычно 8) — полезная нагрузка
3. Бит четности (опционально) — для проверки целостности данных
4. Стоповые биты (1-2 бита) — сигнализируют об окончании передачи

Такая структура кадра позволяет приемнику синхронизироваться с передатчиком и корректно считывать данные без использования отдельной тактовой линии.

Преимущества и недостатки UART

UART имеет ряд преимуществ по сравнению с другими протоколами последовательной передачи данных:

• Простота реализации и использования
• Не требует дополнительных линий синхронизации
• Возможность полнодуплексной передачи
• Широкая поддержка в микроконтроллерах и периферийных устройствах

Однако у UART есть и некоторые недостатки:

• Относительно низкая скорость передачи данных
• Ограничение на расстояние передачи
• Отсутствие встроенной адресации устройств
• Необходимость предварительной настройки параметров связи

Где применяется UART в современной электронике

Несмотря на появление более современных протоколов, UART по-прежнему широко используется во многих областях электроники:

• Отладка и программирование микроконтроллеров
• Подключение внешних модулей (GPS, Wi-Fi, Bluetooth и др.)
• Обмен данными между платами в сложных устройствах
• Связь с компьютером через USB-UART преобразователи
• Управление промышленным оборудованием

UART часто используется в тех случаях, когда требуется простой и надежный способ обмена данными между двумя устройствами на небольшом расстоянии.

Настройка и использование UART в микроконтроллерах

Для работы с UART в микроконтроллере необходимо выполнить следующие шаги:

1. Настроить выводы микроконтроллера для работы с UART
2. Задать параметры связи (скорость, количество бит данных, четность и т.д.)
3. Инициализировать UART модуль микроконтроллера
4. Реализовать функции отправки и приема данных

Пример инициализации UART в микроконтроллере STM32:

«`c void UART_Init(void) { // Включаем тактирование UART и GPIO RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_USART1EN | RCC_APB2ENR_IOPAEN; // Настраиваем пины PA9 (TX) и PA10 (RX) GPIOA->CRH = (GPIOA->CRH & ~(GPIO_CRH_MODE9 | GPIO_CRH_CNF9 | GPIO_CRH_MODE10 | GPIO_CRH_CNF10)) | GPIO_CRH_MODE9_1 | GPIO_CRH_CNF9_1 | GPIO_CRH_CNF10_0; // Настраиваем параметры UART USART1->BRR = SystemCoreClock / 115200; // Скорость 115200 бод USART1->CR1 = USART_CR1_TE | USART_CR1_RE | USART_CR1_UE; // Включаем приемник, передатчик и UART } «`

После инициализации можно использовать функции для отправки и приема данных через UART:

«`c void UART_SendByte(uint8_t data) { while(!(USART1->SR & USART_SR_TXE)); // Ждем готовности буфера передачи USART1->DR = data; // Отправляем байт } uint8_t UART_ReceiveByte(void) { while(!(USART1->SR & USART_SR_RXNE)); // Ждем приема данных return USART1->DR; // Возвращаем принятый байт } «`

Сравнение UART с другими протоколами последовательной передачи данных

UART часто сравнивают с другими популярными протоколами последовательной передачи данных, такими как SPI и I2C. Рассмотрим основные отличия:

Характеристика	UART	SPI	I2C
Синхронизация	Асинхронный	Синхронный	Синхронный
Количество линий	2 (TX, RX)	4 (MOSI, MISO, SCK, SS)	2 (SDA, SCL)
Скорость передачи	До 1 Мбит/с	До 10+ Мбит/с	До 3.4 Мбит/с (High-Speed mode)
Адресация устройств	Нет	Аппаратная (SS)	Программная (7-бит адрес)
Количество устройств	2	Неограниченно (с доп. SS)	До 128

Выбор протокола зависит от конкретной задачи и требований к системе. UART идеально подходит для простых соединений точка-точка, SPI обеспечивает высокую скорость передачи данных, а I2C позволяет подключить множество устройств на одну шину.

Отладка и диагностика UART соединений

При работе с UART могут возникать различные проблемы. Вот несколько советов по отладке и диагностике UART соединений:

1. Проверьте правильность подключения линий TX и RX между устройствами
2. Убедитесь, что настройки скорости передачи и других параметров UART совпадают на обоих устройствах
3. Используйте осциллограф для анализа сигналов на линиях TX и RX
4. Применяйте логические анализаторы для декодирования UART протокола
5. Добавьте светодиоды для индикации активности на линиях TX и RX

Для диагностики UART соединений можно использовать специальные программы-терминалы, такие как PuTTY, Termite или CoolTerm. Они позволяют отправлять и принимать данные через UART, а также отображать их в удобном формате.

Расширение возможностей UART

Хотя базовый протокол UART достаточно прост, существуют различные способы расширения его возможностей:

• Использование программных протоколов поверх UART (например, Modbus RTU)
• Реализация контроля потока данных (аппаратного или программного)
• Применение помехоустойчивого кодирования для повышения надежности передачи
• Использование буферизации для увеличения эффективности обмена данными
• Реализация многоточечных соединений с помощью дополнительных линий управления

Эти расширения позволяют адаптировать UART для использования в более сложных системах и улучшить его характеристики.

Заключение

UART остается важным и широко используемым протоколом в современной электронике. Несмотря на появление более быстрых и функциональных интерфейсов, простота и надежность UART обеспечивают его популярность во многих приложениях. Понимание принципов работы UART и умение эффективно использовать этот протокол — важные навыки для разработчиков встраиваемых систем.

Основные сведения о протоколе UART

Основные сведения о протоколе UART | Rohde & Schwarz

Login or register to gain full access to the Knowledge+ platform!

I want to create an account

Register

or

I already have an account

Login

R&S®Essentials | Digital oscilloscope and probe fundamentals

What is UART?

UART stands for universal asynchronous receiver / transmitte

r and defines a protocol, or set of rules, for exchanging serial data between two devices. UART is very simple and only uses two wires between transmitter and receiver to transmit and receive in both directions. Both ends also have a ground connection. Communication in UART can be simplex (data is sent in one direction only), half-duplex (each side speaks but only one at a time), or full-duplex (both sides can transmit simultaneously). Data in UART is transmitted in the form of frames. The format and content of these frames is briefly described and explained.

Данные в UART передаются в виде кадров

Где используется протокол UART?

UART был одним из первых последовательных протоколов. Когда-то повсеместно распространенные последовательные порты почти всегда работали по протоколу UART, и устройства, использующие интерфейсы RS-232, внешние модемы и т. д., являются типичными примерами использования UART.

В последние годы популярность UART снизилась: такие протоколы, как SPI и I2C, заменяют UART на уровне микросхем и компонентов. Вместо обмена данными через последовательный порт в большинстве современных компьютеров и периферийных устройств теперь используются такие технологии, как Ethernet и USB. Однако UART по-прежнему используется для приложений с более низкой скоростью и пропускной способностью, поскольку он очень прост, дешев и легок в реализации.

Тактирование и синхронизация протоколов UART

Одним из больших преимуществ UART является его асинхронность — передатчик и приемник не используют общий тактовый сигнал. Хотя это значительно упрощает протокол, данное свойство предъявляет определенные требования к передатчику и приемнику. Поскольку у них нет общего тактового сигнала, оба конца должны передавать с одинаковой заранее заданной скоростью, чтобы иметь одинаковую синхронизацию битов. Наиболее распространенные скорости передачи данных UART, используемые сегодня: 4800, 9600, 19,2 кбит/с, 57,6 кбит/с и 115,2 кбит/с. Помимо одинаковой скорости передачи данных, обе стороны UART-соединения также должны использовать одинаковую структуру и параметры кадра. Лучший способ получить представление о протоколе — посмотреть на кадр UART.

Кадры протокола UART содержат стартовые и стоповые биты, биты данных и необязательный бит четности, который будет описан ниже.

Как и в большинстве цифровых систем, «высокий» уровень напряжения используется для обозначения логической «1», а «низкий» уровень напряжения используется для обозначения логического «0». Поскольку в протоколе UART не определены конкретные напряжения или диапазоны напряжений для этих уровней, иногда высокий уровень также называют «Mark» (отметка), а низкий — «Space» (пробел).

Обратите внимание, что в состоянии ожидания (когда данные не передаются) в линии поддерживается высокий уровень. Это позволяет легко обнаружить поврежденную линию или передатчик.

Стартовые и стоповые биты

Поскольку UART является асинхронным протоколом, передатчик должен сигнализировать о поступлении битов данных. Это делается с помощью стартового бита. Стартовый бит — это переход из состояния ожидания высокого уровня в состояние низкого уровня, за которым сразу же следуют пользовательские биты данных.
После того, как биты данных закончились, стоповый бит указывает на окончание пользовательских данных. Стоповый бит — это либо переход обратно в состояние высокого уровня или состояние ожидания, либо сохранение этого состояния в течение дополнительного битового интервала. Второй (необязательный) стоповый бит может быть настроен, как правило, на то, чтобы дать приемнику время подготовиться к следующему кадру, но на практике это используется редко.

Биты данных

Биты данных являются пользовательскими данными или «полезными» битами и идут сразу после стартового бита. Может быть от 5 до 9 битов пользовательских данных, хотя чаще всего используется 7 или 8 битов. Эти биты данных обычно передаются в формате с первым младшим значащим битом.

Пример:
Если мы хотим передать заглавную букву «S» в 7-битном коде ASCII, битовая последовательность будет выглядеть как 1 0 1 0 0 1 1. Сначала мы меняем порядок битов, чтобы организовать перед передачей формат с первым младшим значащим битом, то есть 1 1 0 0 1 0 1. После передачи последнего бита данных для завершения кадра используется стоповый бит, и линия возвращается в состояние ожидания.

• 7-битный код ASCII ‘S’ (0x52) = 1 0 1 0 0 1 1
• Порядок LSB = 1 1 0 0 1 0 1

Стартовые и стоповые биты

Биты данных

Бит четности

Кадр UART может также содержать дополнительный бит четности, который можно использовать для обнаружения ошибок. Этот бит вставляется между последним битом данных и стоповым битом. Значение бита четности зависит от типа используемого контроля четности (на четность или нечетность):

• При контроле на четность этот бит устанавливается таким образом, чтобы общее количество единиц в кадре было четным.
• При контроле на нечетность этот бит устанавливается таким образом, чтобы общее количество единиц в кадре было нечетным.

Пример:
Заглавная «S» (1 0 1 0 0 1 1) содержит три нуля и 4 единицы. При использовании контроля четности бит четности равен нулю, потому что кадр уже содержит четное количество единиц. При использовании контроля нечетности бит четности должен быть равен единице, чтобы кадр имел нечетное количество единиц.
Бит четности способен обнаруживать только один измененный (инвертированный) бит. Если инвертируется более одного бита, невозможно надежно обнаружить их с помощью единственного бита четности.

Пример бита четности

Посмотрите наше видео «Основные сведения о протоколе UART», чтобы узнать больше

В этом видеоролике приводится техническое описание последовательного протокола UART (универсальный асинхронный приёмопередатчик), включая описание структуры кадра и значения каждого бита кадра.

Смотреть видео

Заключение

• UART означает универсальный асинхронный приёмопередатчик и представляет собой простой двухпроводной протокол для обмена последовательными данными.
• Асинхронность означает отсутствие общего тактового сигнала, поэтому для работы UART необходимо настроить одинаковую скорость передачи данных или битовую скорость на обеих сторонах соединения.
• Стартовые и стоповые биты используются, чтобы указать, где начинаются и заканчиваются пользовательские данные, или для «кадрирования» данных.
• Необязательный бит четности может использоваться для обнаружения однобитовых ошибок.
• UART по-прежнему является широко используемым протоколом последовательной передачи данных, но в последние годы был заменен в некоторых областях применения такими технологиями, как SPI, I2C, USB и Ethernet.

У вас есть вопросы об UART или других последовательных протоколах? Наши специалисты вам помогут.

Свяжитесь с нами

Understanding basic oscilloscope operation

Learn more

Understanding passive probes

Learn more

Understanding probe compensation

Learn more

Understanding serial protocols

Learn more

Understanding EMI debugging with oscilloscopes

Learn more

Understanding bode plots

Learn more

{{{login}}}

{{{flyout}}}

{{! ]]> }}

Использование UART в высокоуровневом приложении — Azure Sphere

• Статья
• 02/23/2023
• Чтение занимает 3 мин

Azure Sphere поддерживает универсальные асинхронные приемники-передатчики (UART) для последовательного обмена данными. UART — это тип интегрированного канала, который используется для отправки и получения данных через последовательный порт на компьютере или периферийном устройстве. UART широко используются и известны своей простотой. Однако в отличие от SPIи I2C, UART не поддерживают несколько подчиненных устройств.

Заметка

В этом разделе описывается, как использовать UART в высокоуровневом приложении. Дополнительные сведения об использовании UART в RTApps см. в статье «Использование периферийных устройств в приложении, поддерживающих режим реального времени».

Высокоуровневые приложения Azure Sphere могут взаимодействовать с UART, вызывая API UART Applibs. В UART_HighLevelApp примере показано, как взаимодействовать с UART на устройстве MT3620.

Требования К UART

Приложения, которые взаимодействуют с UART, должны включать соответствующие файлы заголовков и добавлять параметры UART в манифест приложения.

Все приложения должны задать целевое оборудование и включить соответствующий файл заголовка определения оборудования.

 #define UART_STRUCTS_VERSION 1
 #include <applibs/uart.h>
 #include "path-to-your-target-hardware.h"

Объявите UART_STRUCTS_VERSION определение препроцессора перед включением файла заголовка. Указывает версию структуры, используемую приложением.

Замените path-to-your-target-hardware.h путем к файлу заголовка для оборудования.

Параметры манифеста приложения

Параметры UART в манифесте приложения перечислены UART, к которые имеет доступ приложение. Только одно приложение может использовать UART одновременно. Чтобы настроить эти параметры, Uart добавьте возможность в манифест приложения, а затем добавьте каждый элемент UART в эту возможность. Манифест приложения Azure Sphere содержит дополнительные сведения о манифесте приложения.

В коде используйте константы, определенные для оборудования, для идентификации UART. Компилятор преобразует эти значения в необработанные значения при сборке приложения.

Например, ниже приведен фрагмент манифеста приложения, который предназначен для эталонной платы разработки MT3620 (RDB) и настраивает два UART на MT3620.

"Uart": [ "$MT3620_RDB_HEADER2_ISU0_UART", "$MT3620_RDB_HEADER4_ISU1_UART" ],

В следующем фрагменте показано, как указать те же UAR В приложении, предназначенном для начального набора Avnet MT3620:

"Uart": [ "$AVNET_MT3620_SK_ISU0_UART", "$AVNET_MT3620_SK_ISU1_UART" ],

Настройка и открытие UART

Перед выполнением операций с UART необходимо настроить параметры и открыть UART. При открытии UART возвращается дескриптор файла, который можно передать функциям, которые выполняют операции с UART.

Чтобы настроить параметры, вызовите функцию UART_InitConfig, чтобы инициализировать UART_Config структуры. После инициализации UART_Config структуры можно изменить параметры UART в структуре.

Чтобы открыть UART и применить параметры, вызовите функцию UART_Open и передайте UART_Config структуру.

Выполнение операций чтения и записи в UART

Функции POSIX можно использовать для выполнения операций чтения и записи в UART. Чтобы выполнить операцию чтения в UART, вызовите функцию read(). Чтобы выполнить операцию записи в UART, вызовите функцию write().

Закрытие UART

Чтобы закрыть UART, вызовите функцию POSIX close().

Поддержка MT3620

В этом разделе описываются параметры UART, которые применяются только при запуске Azure Sphere на MT3620.

Спецификации UART для MT3620 перечислены в разделе «Состояние поддержки MT3620». В руководстве пользователя по плате разработки MT3620 описывается макет контактов и функции для подключения.

Папка HardwareDefinitions в каталоге установки пакета SDK microsoft Azure Sphere содержит определения общих до плат разработки, модулей и микросхем Azure Sphere. Он содержит файлы заголовков и JSON, которые определяют главные интерфейсы для MT3620, MT3620 RDB, а также другое оборудование MT3620. По умолчанию папка HardwareDefinitions находится в C:\Program Files (x86)\Microsoft Azure Sphere SDK\Hardware Definitions Windows и /opt/azurespheresdk/HardwareDefinitions Linux.

Поддерживаются следующие параметры UART. По умолчанию используется значение 8N1 (8 бит данных, 1 стоп-бит и четность).

• При настройке платы разработки MT3620 в качестве интерфейса UART можно использовать любой порт ISU . При использовании порта ISU в качестве интерфейса UART нельзя использовать тот же порт, что и интерфейс I2C или SPI.
• скорость: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 500000, 576000, 921600, 1000000, 1152000, 1500000 и 2000000.
• Бит данных: 5, 6, 7 и 8.
• Стоп-бит: 1 и 2.
• Четность: нечетная, четная и нет.
• Режим управления потоком: RTS/CTS, XON/XOFF и без управления потоком.
• Буфер получения оборудования: 32 байта.

При использовании UART в высокоуровневом приложении используются только 4 из 5 доступных контактов периферийных блоков ISU. Неиспользуемые пин-коды могут использоваться в качестве пин-кода GPIO в одном высокоуровневом приложении. Список неиспользуемых пин-кодов ISU, которые можно повторно использовать для GPIO, см. на периферийных устройствах ввода-вывода.

Протокол связи UART и принцип его работы

Что такое UART?

Универсальный асинхронный приемник/передатчик , обычно называемый UART , представляет собой серийный , асинхронный, полнодуплексный протокол связи , который широко используется во встроенной области.

Подключение UART

Канал UART имеет две линии данных. На каждом устройстве есть контакт RX и контакт TX (RX для приема и TX для передачи). Контакт RX каждого устройства подключен к контакту TX другого устройства. Обратите внимание, что нет общих тактовых линий! Это «асинхронный» аспект универсального асинхронного получателя-отправителя.

Ref: VanHunterAdams

Как разновидность протокола асинхронной последовательной связи, UART работает путем передачи каждого двоичного бита передаваемых данных побитно. В протоколе связи UART, когда состояние на сигнальной линии высокое, оно представляет «1», а когда состояние на сигнальной линии низкое, оно представляет «0».

Например, когда протокол связи UART используется для передачи одного байта данных, на сигнальной линии генерируются восемь комбинаций высокого и низкого уровня.

• Под последовательной связью понимается использование линии передачи для последовательной передачи данных бит за битом, или две сигнальные линии могут использоваться для формирования полнодуплексной связи, такой как rs232. Характеристика заключается в том, что линия связи проста, связь может быть реализована с использованием простого кабеля, стоимость снижена, и она подходит для применения междугородной связи, но скорость передачи низкая.
• Асинхронная связь использует один символ в качестве единицы передачи. Временной интервал между двумя символами в сообщении не фиксирован, но фиксирован временной интервал между двумя соседними битами в одном и том же символе. Вообще говоря, тактовая линия не требуется для связи между двумя устройствами UART. В это время на двух устройствах UART необходимо указать одинаковую скорость передачи, а также пустые биты, начальные биты, биты четности и конечные биты, то есть следовать одному и тому же протоколу.
• Скорость передачи данных выражается в скорости передачи данных, то есть в количестве битов, передаваемых в секунду. Например, если скорость передачи данных составляет 120 символов в секунду, а каждый символ — 10 бит (1 стартовый бит, 7 бит данных, 1 контрольный бит, 1 стоповый бит), то скорость его передачи составляет 10 × 120 = 1200 символов в секунду = 1200 бод.

Формат передачи данных следующий:

Ref: Electricimp

Start Bit

Ref: Analog

Каждый раз, когда начинается связь, отправитель посылает сигнал логического «0» (VOL), указывающий на начало символа передачи. Так как шина находится на высоком уровне, когда она простаивает, сигнал, явно отличающийся от состояния простоя, т. е. VOL, отправляется первым, когда начинается обмен данными.

Бит данных

Ref: Аналоговый

После стартового бита идут данные, которые мы хотим передать. Биты данных могут быть 5, 6, 7, 8, 9 бит и т. д. для формирования символа (обычно 8 бит). Например, код ASCII (7 бит) и расширенный код BCD (8 бит). Младший бит отправляется первым, а старший бит отправляется последним. Используйте , , , низкий уровень , чтобы указать «0», и , высокий уровень , чтобы указать «1», чтобы завершить передачу битов данных.

Бит четности

Ссылка: Аналог

После добавления этого бита к биту данных количество битов «1» должно быть четным числом (четность четности) или нечетным числом (четность нечетности), чтобы проверить правильность передача данных. Контрольная цифра на самом деле является номером настройки, а проверка последовательного порта делится на несколько способов:

Нет четности

Нечетность: Если количество «1» в бите данных является четным числом, бит четности равен «1», а если количество «1» нечетное, контроль четности бит «0».

Проверка на четность: Если число «1» в данных является четным числом, бит четности равен «0», а если это нечетное число, бит четности равен «1».

Маркировка четности: Контрольная цифра всегда равна 1 (обычно не используется).

Четность: Бит четности всегда равен 0 (обычно не используется).

Стоповый бит

Ref: Analog

Это конечный маркер для символьных данных. Это может быть 1-битный, 1,5-битный или 2-битный VOH. Поскольку данные синхронизируются по линии передачи, а каждое устройство имеет свои собственные часы, вполне вероятно, что между двумя устройствами при обмене данными будет небольшая рассинхронизация. Таким образом, стоп-бит не только указывает на конец передачи, но и дает компьютеру возможность скорректировать часы. Чем больше стоповых битов, тем стабильнее передача данных, но тем медленнее скорость передачи данных.

Уровень протокола

На уровне протокола определяется содержимое пакета данных, которое состоит из стартового бита, основных данных, контрольного бита и стопового бита. Формат пакета данных обеих сторон должен быть согласован, чтобы обеспечить нормальную отправку и получение данных.

Скорость передачи данных

Поскольку при асинхронной связи нет тактового сигнала, два коммуникационных устройства должны согласовать скорость передачи данных. Обычные: 4800, 9600, 115200 и т. д.

Ref: ZhiHu

Сигналы запуска и остановки связи: Пакет данных последовательной связи начинается с сигнала запуска и заканчивается сигналом остановки. Сигнал запуска пакета данных представлен битом данных логического 0, а сигнал остановки пакета данных может быть представлен 0,5, 1, 1,5 или 2 битами данных логической 1, пока две стороны согласны.

Проверка данных: После достоверных данных следует дополнительная контрольная цифра данных. Поскольку передача данных относительно уязвима для внешних помех, передаваемые данные искажаются, и для решения этой проблемы в процесс передачи можно добавить контрольную цифру. Методы проверки включают проверку нечетности, проверку четности, проверку 0 (пробел), проверку 1 (отметка) и отсутствие проверки четности.

Нечетная четность требует, чтобы количество «1» в допустимых битах данных и четности было нечетным.

Например, 8-битные действительные данные — это 01101001, всего 4 «1». Если контрольный бит равен «1», последними переданными данными будут 8 битов действительных данных плюс 1 бит контрольного бита, всего 9 бит. Требования к четности и нечетности прямо противоположны. Количество «1» в кадре данных и бит четности должно быть четным числом, например, кадр данных: 11001010. В это время число «1» в кадре данных равно 4, поэтому даже четность бит «0». Проверка 0 означает, что контрольная цифра всегда равна «0», независимо от содержания допустимых данных, а проверка 1 означает, что контрольная цифра всегда равна «1».

Состояния ошибок

Ниже приведены некоторые ошибки, с которыми вы можете столкнуться при использовании UART. Понимание этого протокола упрощает понимание состояний ошибок. К ним относятся ошибки кадрирования, возникающие, когда приемник не видит стоп-бит в ожидаемое время передачи бита. Если линия данных не находится в ожидаемом высоком состоянии (в зависимости от количества битов данных и четности, которые устанавливают UART), когда ожидается стоповый бит, UART будет сигнализировать об ошибке кадрирования.

Ошибка четности

Ошибки четности возникают только тогда, когда UART находится в режиме четности. В режиме четности отправляется дополнительный бит для проверки четности (четной или нечетной) всех передаваемых битов данных. Если бит данных содержит ошибку (1 вместо 0 или 0 вместо 1), бит четности будет неправильным, и будет выдано сообщение об ошибке с указанием ошибки.

Ошибка переполнения

Ошибка переполнения возникает, когда приемник не обрабатывает (удаляет символ из входного буфера) до поступления следующего символа.

Состояние прерывания

Состояние прерывания не обязательно является ошибкой. Это происходит, когда вход приемника находится в низком логическом состоянии более определенного времени (обычно более одного символа). Для получателя это выглядит как нулевой символ с ошибкой кадрирования. Это взлом схемы программного сброса. В коде Python вы можете видеть, что сброс запускается отправкой прерывания. Это переводит линию данных в низкий уровень на время, достаточное для того, чтобы MCLR был переведен в низкий уровень и плата сбрасывалась.

Here’s the difference between UART, I2c, and SPI

Protocol

Complexity

Speed ​​

# of Devices

# of Wries

Duplex

No. of master and slave

UART

Простой

Самый медленный

До 2 устройств

1

Полный дуплекс

Одино0006

Easy to chain multiple devices

Faster than UART

Up to 127, but gets complex

2

Half Duplex

Multiple slaves and master

SPI

Complex as device increases

Самый быстрый

Много, но сложно

4

Полный дуплекс

1 ведущий, несколько ведомых

Вам может быть интересно, какой из этих трех видов связи является лучшим? Это UART, I2C или SPI?

К сожалению, не существует «лучшего» коммуникационного периферийного устройства. Каждая коммуникационная периферия имеет свои преимущества и недостатки.

Таким образом, пользователи должны выбирать коммуникационные периферийные устройства, которые лучше всего подходят для их проекта. Например, если вам нужны самые быстрые коммуникационные периферийные устройства, идеальным вариантом будет SPI. С другой стороны, если пользователь хочет подключить несколько устройств без особых сложностей, идеально подойдет I2C, поскольку он может подключать до 127 устройств и прост в управлении.

Вот некоторые продукты и платы расширения, которые поддерживают протоколы связи UART/ порт

Серия XIAO

Конечно, все микроконтроллеры серии XIAO, поддерживающие I2C, UART или SPI , и вот ссылка, по которой вы можете взять посмотрите на это Seeed Studio XIAO Series. И теперь для большей части серии XIAO бесплатная доставка!

Вот некоторые особенности серии XIAO

• Форм-фактор размером с большой палец, только 20×17,5 мм . Создан для сценариев с ограниченным пространством.
• До 11  доступных модулей ввода-вывода поддерживают несколько интерфейсов, включая аналоговый, цифровой, IIC, UART, SPI и другие.
• Мощное ядро ​​с высокой производительностью для разнообразных и сложных приложений.
• Односторонние компоненты для поверхностного монтажа. Легко интегрируйте XIAO в другие платы для массового производства.

Поскольку XIAO имеет только ограниченные разъемы, но вы подключаете другие датчики, вы можете использовать плату расширения XIAO в это время. Пусть у вас будет больше неограниченного творчества

о досках Eppansino для Xiao

Xiao Pansino Poard

У этой платы XIAO Expansino есть встроенный датчик, который вы можете использовать в своем проекте, такие как OLED Screens , RTC , , 9, , RTC , , , , RTC , , , , RT Пользовательская кнопка DIY , SWC и слот для SD-карты на задней панели. Что может помочь вам сэкономить немного денег. И сверхмалый размер ( 58 x 42,8 мм ), меньше ладони

Grove Shield Для XIAO

Хотя база Grove не имеет такого количества функций, как плата расширения XIAO, она имеет 4 дополнительных аналоговых/цифровых порта , чем плата XIAO Expansino, что позволяет вам настраивать свои собственные доска! И цена дешевле, чем у XIAO Expansino Board

. Если вы хотите использовать продукт Raspberry Pi с UART, лучшим выбором будет Raspberry Pi Pico.

Если вы чувствуете, что портов UART, SPI и I2C Raspberry Pi недостаточно, вам нужен порт Рощевой щит для Pi Pico . Grove Shield для Pi Pico состоит из двух портов I2C и UART на каждый , трех цифровых и аналоговых портов на каждый , переключателя питания и SPI и интерфейса отладки SWD .

Терминал Wio

Терминал Wio — микроконтроллер на базе ATSAMD51 с Bluetooth и беспроводной связью Wi-Fi  на базе Realtek RTL8720DN, совместим с Arduino и MicroPython .

Вот некоторые особенности WIO терминала

• MOLIT MCU: Microchip ATSAMD51P19 с ядро ​​ARM Cortex-M4F, работающим на 120 МГц
• . ДОСТУПНАЯ БЕСПЛАТНАЯ БЕЗОПАСНАЯ СОЕДИНИТЕЛЬНОСТЬ: Equiped с . ARTL877767. ARILTIK
• ДОПОЛНЕНИЕ БЕСПЛАТНАЯ БЕСПЛАТНА. диапазон 2,4 ГГц / 5 ГГц Wi-Fi
• Полная система с экраном + Плата разработки + Интерфейс ввода/вывода + Корпус
• Raspberry Pi 40-контактный совместимый GPIO позволяет установку в качестве периферийного устройства для Raspberry Pi Поддержка

В то же время у нас также есть несколько комплектов, на которые вы можете взглянуть.

Стартовый комплект Seeed Studio XIAO 

Стартовый комплект Grove для Seeed Studio XIAO содержит в одной коробке плату расширения, совместимую с серией Seeed Studio XIAO, различные виды модулей Grove и управляемые компоненты, а также бесплатные курсы серии Seeed Studio XIAO.

Функция стартового комплекта XIAO

• Расширение возможностей платы разработчика серии XIAO: Совместимая плата расширения XIAO предлагает различные интерфейсы передачи данных и функциональные периферийные устройства , обнаружение движения и механическое управление движением и т. д.
• Соберите дополнительные управляемые компоненты:  Мини-контроллер с 20 клавишами, комплект светодиодов с зеленым, красным, синим и белым цветом, который может отображать световое шоу
• Прикрепите специальные курсы серии Seeed Studio XIAO:  Представьте удобные для начинающих курсы для быстрого ознакомления с макетными платами, такими как Seeed Studio XIAO Series, а затем приступайте к реализации отдельных проектов

Конечно, если вы не знаете, как программа с Arduino, K1100 Kit очень подходит для начинающих. Просто подключите датчик к терминалу Wio, чтобы использовать его напрямую.

SenseCAP K1100 — набор прототипов датчиков

В эпоху цифровых технологий, когда Интернет вещей и большие данные становятся все более распространенными, требуется массивный сбор данных с помощью датчиков, чтобы облегчить цифровую трансформацию.

Функция для SenseCAP K1100

• Развертывание за 10 минут : создание проекта AIoT в 3 этапа за 10 минут Датчик технического зрения
• Широкие возможности расширения : Совместимость с более чем 400 датчиками Grove для поддержки расширенных приложений и вариантов настройки
• Широкая интеграция : Совместимость с основными платформами для поддержки облачных вычислений
• Платформа с открытым исходным кодом : совместима с удобными для начинающих программными платформами, позволяющими совместно создавать датчики IoT. Я надеюсь, что эта статья сможет ответить на ваши вопросы. Если вы хотите узнать протокол связи I2C или SPI, вы можете проверить его по этой ссылке Протокол связи I2C и протокол связи SPI

  Теги: Grove, терминал Wio, XIAO

  Что такое UART (универсальный асинхронный приемник и передатчик)?

  UART расшифровывается как Universal Asynchronous Receiver and Transmitter (Универсальный асинхронный приемник и передатчик). В большинстве встроенных устройств это коммуникационный интерфейс, настроенный по умолчанию. В этой статье я покажу вам его определение, функцию, применение, принцип работы, преимущества и недостатки.

  Ⅰ. Что такое УАРТ?

  UART означает универсальный асинхронный Приемник и Передатчик . В большинстве встроенных устройств по умолчанию установлен коммуникационный интерфейс . Это связано с тем, что многие встроенные устройства не имеют панели дисплея и, следовательно, не могут получать информацию о данных в реальном времени. Они подключаются к HyperTerminal через последовательный порт UART для печати выходной информации встроенного устройства. Когда дело доходит до трассировки и отладки встроенной системы, последовательный интерфейс UART просто необходим. Последовательный порт используется для настройки сетевых маршрутизаторов, коммутаторов и других устройств. много 9Аппаратные данные 0005. Выходы данных используют последовательный порт UART. GPS-приемники, например, используют последовательный порт UART для вывода данных GPS.

   

  Ⅱ. Какова функция UART?

  Внутри компьютера используются параллельные данные, и данные не могут быть доставлены прямо на модем. Для достижения асинхронной связи UART должен ее отсортировать. Процедура следующая: ЦП сначала загружает данные для записи в последовательное устройство в регистр UART (блок временной памяти). Затем данные отправляются на последовательное устройство через FIFO (First Input First Output). Если FIFO отсутствует, данные будут перемешаны и не смогут быть переданы на модем.

  Это микросхема управления компьютерами и последовательными устройствами. Он имеет интерфейс устройства терминала данных RS-232C, который позволяет компьютеру связываться с модемами и другими последовательными устройствами, использующими интерфейс RS-232C. UART дополнительно поддерживает следующие функции как часть интерфейса: Преобразование параллельных данных с компьютера в последовательный поток данных для вывода. Преобразование последовательных данных извне компьютера в байты для использования параллельными устройствами данных компьютера. Выполнить проверку четности в потоке данных, полученном извне, и добавить бит четности в выходной последовательный поток данных. Метка start-stop должна быть добавлена ​​к выходному потоку данных, а метка start-stop должна быть удалена из входящего потока данных. Позаботьтесь о сигнале прерывания клавиатуры или мыши (клавиатура и мышь также являются последовательными устройствами). Может справиться с проблемой управления синхронизацией компьютера и внешнего последовательного устройства. Буферы для входных и выходных данных доступны на некоторых высокопроизводительных UART. 16550 — это более новый UART, который может хранить 16 байт данных в своем буфере до того, как компьютеру потребуется их обработать, тогда как 8250 — это стандартный UART. Если вы покупаете встроенный модем, он почти всегда будет поставляться с 16550 UART.

   

  Ⅲ. Для чего используется UART?

  Отладка: обнаружение системных ошибок на ранних этапах процесса разработки имеет решающее значение. В этом случае может помочь добавление UART, перехватывающего сообщения от системы.

  Отслеживание на уровне производственной функции: в обрабатывающей промышленности журналы играют весьма важную роль. Они определяют функции, информируя операторов о том, что происходит на производственной линии.

  Обновления для заказчиков или клиентов: критически важны обновления программного обеспечения. Чтобы иметь комплексную систему, вам необходимо полное динамическое оборудование с программным обеспечением с возможностью обновления.

  Тестирование/проверка: Проверка продуктов перед тем, как они покинут производственный процесс, гарантирует, что клиенты получат продукцию самого высокого качества.

   

  Ⅳ. Каковы преимущества и недостатки UART?
  (1) Преимущества:

  УАПП хорошо передают и принимают данные, несмотря на то, что идеальных протоколов связи не существует.

  UART — это простые устройства с двумя проводами.

  У них есть бит четности, который позволяет им проверять пакеты данных на наличие ошибок.

  Возможно, если обе стороны настроены на изменение структурных данных.

  UART — широко используемый механизм связи.

  (2) Недостатки:

  Фрейм данных имеет ограничение в 9 бит.

  Скорости передачи UAT на прием и передачу должны отличаться друг от друга в пределах десяти процентов.

   

  Ⅴ. Каков принцип работы UART?

  Шина данных отправляет данные на UART, который будет их передавать. Шина данных используется для доставки данных от других устройств в UART (таких как ЦП, память или микроконтроллер). Данные передаются параллельно с шины данных на отправляющий UART. Получив параллельные данные с шины данных, отправляющий UART создает пакет данных, добавляя стартовый бит, бит четности и стоповый бит. Затем пакет данных последовательно отправляется на вывод Tx, бит за битом. На выводе Rx принимающий UART считывает поток данных побитно. Затем данные преобразуются обратно в параллельную форму, а стартовый бит, бит четности и стоповый бит удаляются принимающим UART. Наконец, пакеты данных передаются параллельно шине данных на принимающей стороне с помощью UART:

   

  Источник: Интернет

  Данные, отправляемые через UART, делятся на пакеты. Каждый пакет имеет один стартовый бит, от пяти до девяти битов данных (в зависимости от UART), необязательный бит четности и один или два стоповых бита:

   

  Источник: Интернет Линия передачи данных UART не передает данные, она обычно находится на высоком уровне напряжения. Передающий UART переключает линию передачи с высокого уровня на низкий в течение одного тактового цикла, чтобы инициировать передачу данных. Когда принимающий UART обнаруживает переход от высокого к низкому напряжению, он начинает считывать биты в кадре данных со скоростью передачи данных.

   

  ФРЕЙМ ДАННЫХ

  Фактические отправляемые данные содержатся во фрейме данных. Если используется бит четности, его длина может составлять от 5 до 8 бит. Кадр данных может иметь длину 9 бит, если не используется бит четности. Данные обычно доставляются с младшим значащим битом первым.

  ЧЕТНОСТЬ

  Четность или нечетность числа описывается четностью. Принимающий UART использует бит четности, чтобы определить, изменились ли какие-либо данные во время передачи. Электромагнитное излучение, несоответствие скорости передачи данных и передача данных на большие расстояния могут изменить биты. После считывания кадра данных принимающий UART подсчитывает количество битов со значением 1 и определяет, является ли общее количество битов четным или нечетным.