Nắm rõ triết lý về chuẩn giao tiếp UART đã giúp chúng ta hiểu rõ thực chất và thuận lợi cho triển khai các dự án công trình sau này…

Chúng ta đã cùng khám phá phần lý thuyết dài lê thê trước khi vào phần thực hành trên vi tinh chỉnh và điều khiển và FPGA…

A PHẦN CƠ BẢN

Với nỗ lực hệ 9x, lúc laptop mới ra đời, chúng ta có lưu ý máy in, chuột, keyboard được kết nối với máy tính xách tay bằng gần như đầu nối lớn tưởng không? đa số đầu nối đấy dùng chuẩn giao tiếp UART mà bọn họ sắp mày mò dưới đây.

Bạn đang xem: Khái niệm cơ bản về truyền thông uart, sơ đồ khối, ứng dụng

*
Cáp nối RS232

Chuẩn giao tiếp UART là 1 trong trong những chuẩn giao tiếp thường gặp mặt của vi điều khiển. Nó ko được phổ cập bằng tiếp xúc USB (được sử dụng ở những cáp nối của năng lượng điện thoại bây chừ như Type C, Micro…). Tuy nhiên ở trong những mạch PCB, này lại rất được ưa chuộng vì tính dễ dàng và dễ thực hiện của nó.

*
Chuẩn tiếp xúc USB

Về cơ bản, trong giao tiếp UART, tất cả 2 dây liên kết là RX cùng TX tương xứng với tính năng nhận tài liệu và truyền dữ liệu, vì chỉ có một dây nên dữ liệu sẽ theo thứ tự truyền từng bit, từng bit 1, nên nó có hình dáng truyền dữ liệu nối tiếp.

Cách truyền tài liệu nó có thể hiểu đơn giản dễ dàng như sau: từ là một khung tài liệu cần truyền, ta vẫn đưa chế tạo đầu với cuối của size này bit bắt đầu, bit chẵn lẻ (để bình chọn xem dữ liệu có gửi đủ không), bit kết thúc. Lúc ấy 1 khung truyền sẽ được hình thành cùng đưa căn nguyên dây TX và bước đầu quá trình truyền nối tiếp.

B PHẦN NÂNG CAO

1 Chuẩn tiếp xúc UART1.1 Chuẩn tiếp xúc UART là gì

UART là viết tắt của Universal Asynchronous Receiver / Transmitter. Đây là chuẩn giao tiếp thông suốt với sự hỗ trợ của hartware (hardware). UART trả toàn khác biệt với chuẩn giao tiếp SPI hoặc I2C, những chuẩn chỉnh này chỉ đối kháng tuần là tiếp xúc phần mềm. Mục đích chính của UART là truyền và nhận dữ liệu nối tiếp.

Trong tiếp xúc UART, nhị UART tiếp xúc trực tiếp với nhau. UART truyền biến đổi dữ liệu song song xuất phát từ 1 thiết bị tinh chỉnh và điều khiển như CPU ​​thành dạng nối tiếp. Sau đó truyền nó nối sau đó UART nhận, rồi biến hóa dữ liệu nối liền trở lại thành dữ liệu tuy vậy song mang đến thiết bị nhận. Chỉ cần hai dây nhằm truyền dữ liệu giữa nhị UART. Dữ liệu truyền trường đoản cú chân Tx của UART truyền (Transmiter) đến chân Rx của UART dấn (Receiver):

Chuẩn tiếp xúc UART áp dụng 2 dây để truyền với nhận dữ liệu giữa các thiết bị:

1. TX (Transmiter) - Dây truyền dữ liệu2. RX (Receiver) - Dây nhấn dữ liệuChuẩn tiếp xúc UART
Số dây sử dụng2
Tốc độTừ 9600 bps -> 115200 bps
Phương thức truyền dữ liệuKhông đồng bộ
Kiểu truyền dữ liệuNối tiếp
Số lượng Master (thiết bị chủ)1
Số lượng Slave (thiết bị tớ)1
Cả nhì UART cũng bắt buộc được cấu hình để truyền cùng nhận thuộc một cấu tạo gói dữ liệu. Tức là khi thiết lập cấu hình ở vi điều khiển, các thông số kỹ thuật tốc độ baud đề xuất giống nhau.

2 phương pháp truyền tài liệu của chuẩn chỉnh giao tiếp UART

Để tiện cho bài toán phân tích ta gọi UART1 là bên truyền tài liệu và UART2 là mặt nhận dữ liệu.

Các UART đang truyền và nhận dữ liệu xuất phát điểm từ một bus dữ liệu (Data Bus). Bus tài liệu được sử dụng để gửi dữ liệu đến UART bởi vì một thiết bị khác như CPU, bộ nhớ lưu trữ hoặc vi điều khiển. Tài liệu được chuyển từ bus tài liệu đến UART 1 ngơi nghỉ dạng tuy vậy song. Sau khi UART1 nhận dữ liệu tuy vậy song từ bus dữ liệu, nó vẫn thêm một bit Start, một bit Parity (bit chẵn lẻ) và một bit Stop, tạo thành gói dữ liệu. Tiếp theo, gói dữ liệu được xuất ra thông suốt từng bit trên chân Tx. UART 2 phát âm gói dữ liệu từng bit trên chân Rx của nó. Sau đó UART 2 chuyển đổi dữ liệu quay trở về dạng tuy nhiên song và vứt bỏ bit Start, bit Parity bit Stop. Cuối cùng, UART2 gửi gói dữ liệu tuy nhiên song với bus dữ liệu ở đầu nhận:

Cách truyền tài liệu của tiếp xúc UART

Dữ liệu được truyền trong giao tiếp UART được tổ chức triển khai thành các gói (Packets) . Mỗi Packets chứa 1 bit Start, 5 mang lại 9 bit tài liệu (tùy trực thuộc vào UART), 1 bit Parity và 1 hoặc 2 bit Stop.

Khung truyền của giao tiếp UART2.1 Start bit (bit khởi đầu) 
*
Start bit

Đường truyền dữ liệu trong giao tiếp UART thường xuyên được giữ ở tại mức điện áp cao khi nó không truyền dữ liệu. Để bắt đầu truyền dữ liệu, UART truyền đã kéo mặt đường truyền từ mức cao xuống mức thấp vào một chu kỳ luân hồi đồng hồ. Khi UART 2 phát hiện nay sự thay đổi điện áp cao xuống thấp, nó ban đầu đọc những bit trong khung tài liệu ở tần số của tốc độ truyền (Baud rate).

2.2 Data Frame (khung dữ liệu) 

Khung tài liệu chứa dữ liệu thực tiễn đang được truyền. Nó có thể dài từ 5 bit đến 8 bit nếu thực hiện bit Parity (bit chẵn lẻ). Nếu không sử dụng bit Parity, khung dữ liệu có thể dài 9 bit. Trong hầu như các trường hợp, tài liệu được nhờ cất hộ với bit LSB (bit có trọng số phải chăng nhất) trước tiên.

2.3 Parity bit (bit chẵn lẻ) 

Trong giao tiếp UART, Bit Parity biểu lộ tính chẵn hoặc lẻ của một số. bit Parity là một cách để UART 2 cho biết thêm liệu có ngẫu nhiên dữ liệu làm sao đã thay đổi trong quá trình truyền tuyệt không. Bit hoàn toàn có thể bị biến hóa bởi tốc độ truyền không phù hợp hoặc truyền dữ liệu khoảng cách xa,… sau thời điểm UART 2 đọc khung dữ liệu, nó đã đếm số bit có mức giá trị là 1 và đánh giá xem tổng thể là số chẵn tốt lẻ. Ví như bit Parity là 0 (chẵn), thì tổng những bit một trong những khung tài liệu phải là một vài chẵn. Ví như bit Parity là 1 (lẻ), thì tổng các bit 1 trong các khung dữ liệu sẽ là một số trong những lẻ. Lúc bit Parity khớp với dữ liệu, UART biết rằng quá trình truyền không có lỗi. Tuy thế nếu bit Parity là 0 cùng tổng là số lẻ; hoặc bit Parity là 1 với tổng số là chẵn, UART biết rằng các bit trong khung dữ liệu đã chũm đổi.

2.4 Stop bit (bit kết thúc)
*
Stop bit

Để báo hiệu sự xong xuôi của gói dữ liệu, UART giữ hộ sẽ tinh chỉnh và điều khiển đường truyền tài liệu từ năng lượng điện áp thấp cho điện áp cao trong ít nhất hai khoảng thời hạn bit.

2.5 quá trình truyền dữ liệu trong chuẩn chỉnh giao tiếp UARTUART truyền thừa nhận dữ liệu song song trường đoản cú bus dữ liệu: dữ liệu sẽ là song song ở đầu vào. Sau đó sẽ được gửi thành tiếp nối để truyền trên dây TX. Tốc độ baud cấu hình thiết lập từ trước ở đoạn cấu hình.Đầu vào của UART (truyền tuy nhiên song)UART truyền thêm bit bắt đầu, bit chẵn lẻ và (các) bit dừng vào size dữ liệu:Đưa thêm các bit đk vào size truyền

Trong quá trình này sẽ thực hiện việc đưa thêm những thành phần Start bit, Parity bit cùng Stop bit vào khung truyền để chuẩn bị cho việc truyền dữ liệu.

Toàn cỗ gói tin được gửi thông liền từ UART truyền đến UART nhận. UART nhấn lấy mẫu mã đường tài liệu ở tốc độ truyền được định thông số kỹ thuật trước:Quá trình truyền tài liệu trong giao tiếp UART

Trong quy trình này các bit trong khung truyền lần lượt được đẩy lên đường dây TX của UART1 (truyền) và mang tới dây RX của UART2 (nhận).

UART nhận vứt bỏ bit bắt đầu, bit chẵn lẻ với bit dừng khỏi form dữ liệu:Loại bỏ những bit đk trong size truyền

Quá trình này vẫn bỏ các bit đk đi, sau đó chỉ còn Data Frame (khung dữ liệu). Sau cuối dữ liệu bắt buộc truyền sẽ liên tiếp được cách xử trí trong Slave (thiết bị tớ).

Xem thêm: Công Thức Máy Biến Áp 3 Pha, Công Thức Tính Công Suất Máy Biến Áp 3 Pha

UART nhận chuyển đổi dữ liệu tiếp liền trở lại thành song song và gửi nó mang lại data BusChuyển dữ liệu tiếp liền trở lại tuy vậy song

Lúc này câu hỏi truyền dữ liệu qua giao tiếp UART sẽ hoàn thành

3 Ưu, điểm yếu của chuẩn chỉnh giao tiếp UART

Không gồm giao thức truyền thông nào là hoàn hảo, cơ mà UART triển khai khá tốt quá trình của chúng. Dưới đây là một số ưu cùng nhược điểm của chuẩn chỉnh giao tiếp UART. ước ao rằng chúng hoàn toàn có thể hỗ trợ cho dự án của bạn.

3.1 Ưu điểm

Chỉ thực hiện hai dâyKhông yêu cầu tín hiệu đồng hồCó một bit chẵn lẻ để được cho phép kiểm tra lỗiCấu trúc của gói dữ liệu hoàn toàn có thể được cầm cố đổiPhương pháp được ghi chép cụ thể và được sử dụng rộng rãi

3.2 Nhược điểm

Kích thước của khung dữ liệu được số lượng giới hạn tối đa là 9 bitKhông hỗ trợ nhiều hệ thống phụ hoặc nhiều hệ thống chínhTốc độ truyền của mỗi UART bắt buộc nằm trong khoảng 10% của nhau