Spis treści:
Obvod UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) je integrovaný obvod, který slouží k asynchronnímu přenosu a příjmu informací přes sériový port. Chcete vědět, jak funguje a kde se používá? V tomto článku najdete odpovědi na tyto otázky. Zveme vás ke čtení!
Integrovaný obvod UART - schéma zapojení
Integrovaný obvod UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter – univerzální asynchronní přijímač a vysílač) je mimořádně důležitou součástí počítačové komunikace, která převádí data mezi paralelním a sériovým rozhraním. Schéma návrhu UART je poměrně jednoduché.
Klíčovými součástmi obvodu UART jsou vysílač (Transmitter) a přijímač (Receiver). Vysílač je zodpovědný za převod paralelních dat na sériová, zatímco přijímač provádí opačný proces. Přijímač přijímá datové bity ze sériové linky, akumuluje je ve svém vnitřním registru a poté je přenáší do paralelního rozhraní.
Jak přesně funguje obvod UART?
Pochopení fungování UART vyžaduje seznámení se s několika důležitými kroky tohoto procesu. Níže tento proces popíšeme krok za krokem:
- Zápis dat – v prvním kroku se do registru vysílače UART zadají data, která mají být přenesena. Tato data se obvykle přenášejí z paralelního rozhraní, jako je datová sběrnice procesoru.
- Převod dat do sériového formátu – když jsou data v registru vysílače, UART je převede z paralelního do sériového formátu. To znamená, že data jsou připravena k přenosu bit po bitu.
- Přenos dat – jakmile jsou data připravena k přenosu, UART je po sériové lince odešle bit po bitu ve specifickém formátu, který může zahrnovat startovací bity, datové bity, paritní bity a stop bity.
- Příjem dat – na druhém konci komunikace přijímá přijímač UART datové bity ze sériové linky. Přijímač tyto bity shromažďuje ve svém vnitřním registru.
- Převod dat do paralelního formátu – po přijetí celé sady datových bitů převede přijímač tato data ze sériového formátu zpět do paralelního formátu. Jedná se o opačný proces, než jaký provádí vysílač.
- Čtení dat – po převedení dat do paralelního formátu se data přenesou do paralelního rozhraní přijímače, odkud je lze číst a používat.
Výše uvedené kroky jsou základními kroky procesu obvodu UART. Nezapomeňte však, že v závislosti na konkrétním čipu a konfiguraci mohou existovat další kroky nebo funkce, jako je řízení toku nebo zpracování chyb.
Informace o standardech rozhraní, se kterými může UART pracovat
Obvod UART je velmi univerzální a může pracovat s různými standardy sériového rozhraní. Níže uvádíme seznam těch nejoblíbenějších:
- RS-232 – jedná se o nejstarší a nejznámější standard sériového rozhraní. Běžně se používá pro komunikaci mezi počítačem a periferními zařízeními, jako jsou modemy, myši a tiskárny.
- RS-422 – tento standard je známý tím, že umožňuje delší vzdálenosti a vyšší přenosové rychlosti než RS-232. RS-422 se často používá v průmyslových systémech, kde délka kabelů může dosahovat několika set metrů.
- RS-485 – stejně jako RS-422 umožňuje RS-485 delší vzdálenosti a vyšší přenosové rychlosti. Standard RS-485 navíc umožňuje vícebodovou komunikaci, což znamená, že na jedné sériové lince může komunikovat více zařízení.
- USB (Universal Serial Bus) – ačkoli USB není přímo kompatibilní s UART, existují “můstkové” obvody USB-UART, které převádějí data mezi rozhraním USB a UART. To umožňuje snadné připojení zařízení UART k počítačům a dalším zařízením s porty USB.
- TTL (Transistor-Transistor Logic) – UART často spolupracuje s rozhraním TTL, zejména ve vestavěných systémech a mikrokontrolérech. V těchto případech se data UART převádějí na napěťové úrovně TTL, které jsou přímo kompatibilní s digitální logikou zařízení.
Příklady použití obvodu UART v praxi
Obvod UART našel široké uplatnění v mnoha oblastech technologie, a to jak v komerčních produktech, tak v průmyslu. Jaké jsou možnosti použití?
Komunikace mezi počítačem a periferními zařízeními
UART se často používá pro komunikaci mezi počítačem a různými periferiemi, jako jsou myši, klávesnice, tiskárny nebo modemy. Umožňuje mnoho činností, které denně provádíme.
Vestavné systémy a mikrokontroléry
U dronů, robotů nebo monitorovacích systémů se UART často používá pro komunikaci mezi různými moduly. Mikrokontroléry, jako jsou ty z rodiny Arduino nebo Raspberry Pi, často používají UART ke komunikaci s jinými zařízeními nebo moduly.
Komunikace v průmyslových systémech
V průmyslu se UART často používá pro komunikaci mezi různými částmi systému, jako jsou řadiče, senzory a další komponenty. Může jít o místní i vzdálenou komunikaci.
Telekomunikace, sítě a zařízení GPS
UART lze použít také v telekomunikacích, například pro komunikaci mezi ústřednou a modemem nebo v sítích pro komunikaci mezi různými zařízeními. Mnoho výrobců modulů GPS používá UART k přenosu údajů o poloze do počítačů, chytrých telefonů nebo jiných zařízení.
Bezpochyby lze říci, že obvod UART je velmi všestranný a nachází uplatnění v mnoha oblastech průmyslu i každodenního života. Uvědomili jste si to před přečtením tohoto příspěvku na blogu?
