Параллельная и последовательная передача
Для корректной работы электронных систем устройства должны взаимодействовать между собой. Существует два основных способа обмена данными: параллельная и последовательная передача.
В параллельной передаче данные передаются одновременно по нескольким линиям. Это обеспечивает высокую скорость, но требует большого количества проводов, что делает систему дорогой и громоздкой.
В последовательной передаче данные передаются по одной линии, бит за битом. Такой способ более экономичен по числу соединений и широко используется в микроконтроллерах и периферийных устройствах.
Асинхронная и синхронная передача
UART — асинхронный интерфейс
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) — это аппаратный блок для асинхронной последовательной передачи данных. UART работает в полудуплексном режиме, одновременно передавая и принимая данные по независимым линиям: TXD (передача) и RXD (приём).
Формат передаваемого кадра
Каждый передаваемый символ (байт) состоит из следующих частей:
- Старт-бит (логический 0) — обозначает начало передачи
- 5–9 битов данных
- Бит чётности (опционально)
- 1 или 2 стоп-бита (логическая 1) — конец кадра
Когда передача неактивна, линия находится в состоянии Idle — логическая 1 (высокий уровень). Перед началом передачи линия опускается в 0, что является сигналом старта. Далее данные считываются бит за битом с известной задержкой (интервал времени одного бита).
Регистры UART в AVR
Для настройки UART/USART в AVR используются следующие регистры:
- UBRRH и UBRRL — регистры скорости передачи (Baud rate)
- UCSRA — регистр статуса, содержит флаги ошибок и завершения передачи
- UCSRB — регистр управления, включает приёмник, передатчик и прерывания
- UCSRC — конфигурация формата кадра: длина данных, биты чётности, стоп-биты
- UDR (USART Data Register) — буфер передачи/приёма данных
USART — расширенная версия UART
Во многих AVR микроконтроллерах UART реализован в виде блока USART (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter), который поддерживает как асинхронную, так и синхронную передачу. В режиме UART он полностью совместим по структуре и управлению.
Заключение
Интерфейс UART — это стандартный, надёжный и широко применяемый способ последовательной передачи данных в микроконтроллерах AVR. Он удобен для подключения к компьютерам, другим МК, Bluetooth-модулям, GSM-модемам и другим устройствам. Правильная настройка регистров и знание структуры кадра позволяет легко реализовать двустороннюю связь между цифровыми устройствами.
Обеспечьте себе и своим близким комфорт и безопасность, посетите наш интернет-магазин измерительного оборудования pribor-x.ru! Наши специалисты всегда готовы помочь вам с выбором и ответить на все ваши вопросы.
Свяжитесь с нами по почте sales@pribor-x.ru или по телефону 8-800-777-24-67.