Introduksjon
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) er en type seriel datakommunikasjon som brukes i datamaskiner og relaterte enheter. Den har eksistert i flere tiår og har vært kjernen i mange datakommunikasjonssystemer. I denne artikkelen vil vi se nærmere på de tekniske aspektene ved UART-protokollen, og diskutere dens fordeler og ulemper, samt hvor den oftest brukes.
Hva er UART?
UART er en maskinvarekomponent som håndterer asynkron seriel kommunikasjon. Navnet kommer fra måten den opererer på; den mottar (receiver) og sender (transmitter) data universelt (universal), det vil si, dataene behøver ikke å være i et spesifikt format.
Asynkron betyr at data kan sendes og mottas uten bruk av en klokke for å synkronisere overføringer. I stedet bruker UART en metode kjent som «start» og «stop»-bits for å rammesette hvert dataord.
Teknisk dybde
UART har to hovedkomponenter: en sender, som sender bits fra datamaskinen, og en mottaker, som mottar bits. Begge disse komponentene bruker en teknikk kjent som «start-stop» for å koordinere dataflyten.
Når UART begynner å sende data, sender den et start-bit før selve dataene. Dette er vanligvis et logisk lavt (0) signal. Etter dette, sendes data-bitene, vanligvis fra minst betydelige bit (LSB) til mest betydelige bit (MSB). Etter at data-bitene er sendt, sender UART et stop-bit, som vanligvis er et logisk høyt (1) signal.
På mottakersiden, når UART detekterer et start-bit, begynner den å lese innkommende bits til det kommer et stop-bit. Når et stop-bit er mottatt, tolker UART de mottatte bits som en byt og sender den til datamaskinen for behandling.
Fordeler med UART
- Enkelhet: UART er enkel å forstå og lett å implementere. Det krever ikke noen spesiell klokkesynkronisering mellom kommunikasjonsenhetene, noe som reduserer kompleksiteten.
- Lav kostnad: UART krever ikke mye maskinvare, noe som gjør det kostnadseffektivt.
- Kompatibilitet: UART er kompatibel med mange forskjellige typer kommunikasjonsprotokoller.
Ulemper med UART
- Hastighetsbegrensninger: UARTs hastighet er begrenset av båndbredden og nøyaktigheten av den interne oscillatoren. På grunn av dette, kan UART ikke håndtere høye dataoverføringshastigheter.
- Ingen feilkontroll: UART har ingen innebygget feilkontroll. Hvis det oppstår feil under dataoverføring, har den ingen mekanisme for å oppdage og rette disse feilene. Dette kan føre til datakorrupsjon, noe som kan være et problem i systemer som krever nøyaktig datakommunikasjon.
- En-til-en-kommunikasjon: UART støtter kun en-til-en-kommunikasjon mellom sender og mottaker. Det har ingen innebygget mekanisme for adressering i et flerdevissystem.
Hvor brukes UART?
Til tross for noen av sine begrensninger, brukes UART fortsatt mye i en rekke forskjellige applikasjoner. Her er noen av stedene du kan finne UART i bruk:
- Embedded Systems: På grunn av dets enkelhet og lave kostnad, er UART et populært valg for embedded systems.
- GPS Moduler: Mange GPS-moduler bruker UART for å kommunisere med datamaskiner eller andre kontrollenheter.
- Bluetooth Moduler: UART brukes ofte for å kommunisere mellom en mikrokontroller og en Bluetooth-modul.
- Serielle Konsoller: Noen datamaskiner har en seriell konsoll som bruker UART for å tillate lavnivåtilgang til systemet.
Konklusjon
UART er en velprøvd og mye brukt metode for asynkron seriel datakommunikasjon. Til tross for noen begrensninger, tilbyr dens enkelhet, lave kostnad og bred kompatibilitet det et sterkt grunnlag for mange forskjellige applikasjoner. Mens mer avanserte kommunikasjonsprotokoller har utviklet seg, fortsetter UART å holde sin plass i verden av digital kommunikasjon.