Nếu chúng ta nhớ đến các bộ phận máy tính cũ như máy in, chuột, bàn phím đều có sự hỗ trợ của các cổng kết nối. Quá trình giao tiếp giữa máy tính và các bộ phận này có thể được thực hiện bằng UART. Universal Serial Bus (USB) đã thay đổi tất cả các loại nguyên tắc giao tiếp trên máy tính. Tuy nhiên, UART vẫn được sử dụng trong các ứng dụng được khai báo ở trên. Khoảng tất cả các loại vi điều khiển kiến trúc có phần cứng UART tích hợp sẵn do giao tiếp nối tiếp và chỉ sử dụng hai cáp để giao tiếp. Bài viết này thảo luận về những gì UART, Cách thức hoạt động của UART, sự khác biệt giữa giao tiếp nối tiếp và song song, Sơ đồ khối UART , Giao tiếp UART, Giao diện UART, Ứng dụng, Ưu điểm và Nhược điểm.
UART là gì?
Các UART biểu mẫu đầy đủ là “Bộ thu / phát không đồng bộ đa năng” và nó là một vi mạch có sẵn bên trong bộ vi điều khiển nhưng không giống như một giao thức truyền thông (I2C & SPI). Chức năng chính của UART là truyền dữ liệu nối tiếp. Trong UART, giao tiếp giữa hai thiết bị có thể được thực hiện theo hai cách là giao tiếp dữ liệu nối tiếp và giao tiếp dữ liệu song song.
UART
Giao tiếp nối tiếp và song song
Trong giao tiếp dữ liệu nối tiếp, dữ liệu có thể được truyền qua một dây cáp hoặc đường truyền ở dạng bit-by-bit và chỉ cần hai cáp. Giao tiếp dữ liệu nối tiếp không đắt khi chúng ta so sánh với giao tiếp song song. Nó đòi hỏi rất ít mạch điện cũng như dây dẫn. Do đó, giao tiếp này rất hữu ích trong các mạch ghép so với giao tiếp song song.
Trong giao tiếp dữ liệu song song, dữ liệu có thể được truyền qua nhiều cáp cùng một lúc. Giao tiếp dữ liệu song song rất tốn kém và rất nhanh, vì nó yêu cầu thêm phần cứng và cáp. Các ví dụ tốt nhất cho giao tiếp này là máy in cũ, PCI, RAM, v.v.
Giao tiếp song song
Sơ đồ khối UART
Sơ đồ khối UART bao gồm hai thành phần cụ thể là máy phát và máy thu được hiển thị bên dưới. Phần phát bao gồm ba khối là thanh ghi giữ truyền, thanh ghi dịch chuyển và cả logic điều khiển. Tương tự như vậy, phần nhận bao gồm một thanh ghi giữ nhận, thanh ghi dịch chuyển và logic điều khiển. Hai phần này thường được cung cấp bởi một bộ tạo tốc độ truyền. Bộ tạo này được sử dụng để tạo ra tốc độ khi bộ phận phát & bộ phận thu phải truyền hoặc nhận dữ liệu.
Thanh ghi giữ trong máy phát bao gồm byte dữ liệu được truyền. Các thanh ghi dịch chuyển trong máy phát và máy thu di chuyển các bit sang phải hoặc trái cho đến khi một byte dữ liệu được truyền hoặc nhận. Logic điều khiển đọc (hoặc) ghi được sử dụng để cho biết thời điểm đọc hoặc ghi.
Bộ tạo tốc độ truyền giữa máy phát và máy thu tạo ra tốc độ nằm trong khoảng từ 110 bps đến 230400 bps. Thông thường, tốc độ truyền của bộ vi điều khiển là 9600 đến 115200.
Sơ đồ khối UART
Giao tiếp UART
Trong giao tiếp này, có hai loại UART có sẵn là UART truyền và UART nhận, và giao tiếp giữa hai loại này có thể được thực hiện trực tiếp bởi nhau. Đối với điều này, chỉ cần hai cáp để giao tiếp giữa hai UART. Luồng dữ liệu sẽ đến từ cả hai chân truyền (Tx) và nhận (Rx) của UART. Trong UART, việc truyền dữ liệu từ Tx UART đến Rx UART có thể được thực hiện không đồng bộ (không có tín hiệu CLK để đồng bộ các bit o / p).
Việc truyền dữ liệu của một UART có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một bus dữ liệu ở dạng song song bởi các thiết bị khác như vi điều khiển, bộ nhớ, CPU, v.v. Sau khi nhận dữ liệu song song từ bus, nó tạo thành một gói dữ liệu bằng cách thêm ba bit như bắt đầu, dừng và chẵn lẻ. Nó đọc gói dữ liệu từng bit và chuyển dữ liệu nhận được sang dạng song song để loại bỏ ba bit của gói dữ liệu. Kết luận, gói dữ liệu nhận được bởi UART sẽ truyền song song về phía bus dữ liệu ở đầu nhận.
Giao tiếp UART
Bit bắt đầu
Start-bit còn được gọi là bit đồng bộ hóa được đặt trước dữ liệu thực. Nói chung, một đường truyền dữ liệu không hoạt động được điều khiển ở mức điện áp cao. Để bắt đầu truyền dữ liệu, quá trình truyền UART kéo đường dữ liệu từ mức điện áp cao (1) xuống mức điện áp thấp (0). UART thu được nhận thấy sự chuyển đổi này từ mức cao xuống mức thấp trên đường dữ liệu cũng như bắt đầu hiểu dữ liệu thực. Nói chung, chỉ có một bit bắt đầu duy nhất.
Dừng Bit
Bit dừng được đặt ở cuối gói dữ liệu. Thông thường, bit này dài 2 bit nhưng thường chỉ sử dụng bit. Để dừng chương trình phát sóng, UART giữ cho đường truyền dữ liệu trên điện áp cao.
Bit chẵn lẻ
Bit chẵn lẻ cho phép người nhận đảm bảo dữ liệu được thu thập có đúng hay không. Đây là một hệ thống kiểm tra lỗi mức độ thấp và bit chẵn lẻ có sẵn trong hai phạm vi như Chẵn lẻ cũng như Chẵn lẻ. Thực ra bit này không được sử dụng rộng rãi nên không bắt buộc.
Dữ liệu bit hoặc Khung dữ liệu
Các bit dữ liệu bao gồm dữ liệu thực được truyền từ người gửi đến người nhận. Độ dài khung dữ liệu có thể từ 5 đến 8. Nếu bit chẵn lẻ không được sử dụng khi độ dài khung dữ liệu có thể dài 9 bit. Nói chung, LSB của dữ liệu được truyền trước sau đó rất hữu ích cho việc truyền.
Giao diện UART
Hình sau cho thấy giao diện UART với một bộ vi điều khiển . Giao tiếp UART có thể được thực hiện bằng ba tín hiệu như TXD, RXD và GND.
Bằng cách sử dụng điều này, chúng tôi có thể hiển thị một văn bản trong máy tính cá nhân từ bo mạch vi điều khiển 8051 cũng như mô-đun UART. Trong bo mạch 8051, có hai giao diện nối tiếp như UART0 và UART1. Ở đây, giao diện UART0 được sử dụng. Chân Tx truyền thông tin đến PC & chân Rx nhận thông tin từ PC. Tốc độ truyền có thể được sử dụng để biểu thị tốc độ của cả vi điều khiển và PC. Việc truyền và nhận dữ liệu có thể được thực hiện đúng cách khi tốc độ truyền của cả vi điều khiển và PC là tương tự nhau.
Giao diện UART
Các ứng dụng của UART
UART thường được sử dụng trong các bộ vi điều khiển cho các yêu cầu chính xác và chúng cũng có sẵn trong các thiết bị truyền thông khác nhau như giao tiếp không dây , Đơn vị GPS, Mô-đun Bluetooth , và nhiều ứng dụng khác.
Các chuẩn giao tiếp như RS422 & TIA được sử dụng trong UART ngoại trừ RS232. Thông thường, UART là một vi mạch riêng biệt được sử dụng trong Truyền thông nối tiếp UART.
Ưu điểm và nhược điểm của UART
Ưu và nhược điểm của UART bao gồm những điều sau
- Nó chỉ yêu cầu hai dây để truyền dữ liệu
- Tín hiệu CLK là không cần thiết.
- Nó bao gồm một bit chẵn lẻ để cho phép kiểm tra lỗi
- Việc sắp xếp gói dữ liệu có thể được sửa đổi vì cả hai bề mặt đều được sắp xếp cho nó
- Kích thước khung dữ liệu tối đa là 9 bit
- Nó không chứa một số hệ thống phụ (hoặc) chủ
- Mỗi tốc độ truyền của UART phải bằng 10% của nhau
Vì vậy, đây là tất cả về tổng quan về Bộ tiếp nhận không đồng bộ / đồng bộ chuyển giao (UART) là một trong những giao diện cơ bản mang lại giao tiếp đơn giản, tiết kiệm chi phí và nhất quán giữa vi điều khiển cũng như PC. Đây là một câu hỏi cho bạn là gì Chân UART ?
