DASAR-DASAR KOMUNIKASI UART: 16 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:57

Ingat ketika printer, mouse, dan modem memiliki kabel tebal dengan konektor kikuk besar itu? Yang benar-benar harus disekrup ke komputer Anda? Perangkat tersebut mungkin menggunakan UART untuk berkomunikasi dengan komputer Anda. Sementara USB hampir sepenuhnya menggantikan kabel dan konektor lama itu, UART jelas bukan sesuatu dari masa lalu. Anda akan menemukan UART digunakan di banyak proyek elektronik DIY untuk menghubungkan modul GPS, modul Bluetooth, dan modul pembaca kartu RFID ke Raspberry Pi, Arduino, atau mikrokontroler lainnya.

UART adalah singkatan dari Universal Asynchronous Receiver/Transmitter. Ini bukan protokol komunikasi seperti SPI dan I2C, tetapi sirkuit fisik dalam mikrokontroler, atau IC yang berdiri sendiri. Tujuan utama UART adalah untuk mengirim dan menerima data serial.

Salah satu hal terbaik tentang UART adalah hanya menggunakan dua kabel untuk mengirimkan data antar perangkat. Prinsip-prinsip di balik UART mudah dipahami, tetapi jika Anda belum membaca bagian pertama dari seri ini, Dasar-dasar Protokol Komunikasi SPI, itu mungkin tempat yang baik untuk memulai.

Langkah 1: PENGANTAR KOMUNIKASI UART

Dalam komunikasi UART, dua UART berkomunikasi secara langsung satu sama lain. UART pengirim mengubah data paralel dari perangkat pengontrol seperti CPU ke dalam bentuk serial, mengirimkannya secara serial ke UART penerima, yang kemudian mengubah data serial kembali menjadi data paralel untuk perangkat penerima. Hanya dua kabel yang diperlukan untuk mengirimkan data antara dua UART. Data mengalir dari pin Tx dari UART pengirim ke pin Rx dari UART penerima:

Langkah 2: Aliran Data Dari Pin Tx UART Pemancar ke Pin Rx UART Penerima:

Langkah 3:

UART mengirimkan data secara asinkron, yang berarti tidak ada sinyal clock untuk menyinkronkan keluaran bit dari UART pengirim ke pengambilan sampel bit oleh UART penerima. Alih-alih sinyal clock, UART transmisi menambahkan bit start dan stop ke paket data yang ditransfer. Bit-bit ini menentukan awal dan akhir paket data sehingga UART penerima tahu kapan harus mulai membaca bit.

Ketika UART penerima mendeteksi bit awal, ia mulai membaca bit yang masuk pada frekuensi tertentu yang dikenal sebagai baud rate. Baud rate adalah ukuran kecepatan transfer data, dinyatakan dalam bit per detik (bps). Kedua UART harus beroperasi pada baud rate yang hampir sama. Baud rate antara UART pengirim dan penerima hanya dapat berbeda sekitar 10% sebelum waktu bit menjadi terlalu jauh.

Langkah 4:

Kedua UART juga harus dikonfigurasi untuk mengirim dan menerima struktur paket data yang sama.

Langkah 5: CARA KERJA UART

UART yang akan mengirimkan data menerima data dari bus data. Bus data digunakan untuk mengirim data ke UART oleh perangkat lain seperti CPU, memori, atau mikrokontroler. Data ditransfer dari bus data ke UART pengirim dalam bentuk paralel. Setelah UART yang mentransmisikan mendapatkan data paralel dari bus data, ia menambahkan bit awal, bit paritas, dan bit stop, membuat paket data. Selanjutnya, paket data di-output secara serial, bit demi bit pada pin Tx. UART penerima membaca paket data sedikit demi sedikit pada pin Rx-nya. UART penerima kemudian mengubah data kembali menjadi bentuk paralel dan menghilangkan bit awal, bit paritas, dan bit stop. Akhirnya, UART penerima mentransfer paket data secara paralel ke bus data di ujung penerima:

Langkah 6: Gambar Bagaimana UART Bekerja

Langkah 7:

Data yang ditransmisikan UART diatur ke dalam paket-paket. Setiap paket berisi 1 bit awal, 5 hingga 9 bit data (tergantung pada UART), bit paritas opsional, dan 1 atau 2 bit stop:

Langkah 8: Data yang Ditransmisikan UART Diorganisasikan Ke Dalam Paket Gambar

Langkah 9:

MULAI SEDIKIT

Jalur transmisi data UART biasanya berada pada level tegangan tinggi saat tidak mentransmisikan data. Untuk memulai transfer data, UART transmisi menarik saluran transmisi dari tinggi ke rendah selama satu siklus clock. Ketika UART penerima mendeteksi transisi tegangan tinggi ke rendah, ia mulai membaca bit dalam bingkai data pada frekuensi baud rate.

BINGKAI DATA

Bingkai data berisi data aktual yang sedang ditransfer. Panjangnya bisa 5 bit hingga 8 bit jika bit paritas digunakan. Jika tidak ada bit paritas yang digunakan, bingkai data dapat memiliki panjang 9 bit. Dalam kebanyakan kasus, data dikirim dengan bit paling tidak signifikan terlebih dahulu.

KESEIMBANGAN

Paritas menggambarkan kegenapan atau keanehan suatu bilangan. Bit paritas adalah cara bagi UART penerima untuk mengetahui apakah ada data yang berubah selama transmisi. Bit dapat diubah oleh radiasi elektromagnetik, baud rate yang tidak cocok, atau transfer data jarak jauh. Setelah UART penerima membaca bingkai data, ia menghitung jumlah bit dengan nilai 1 dan memeriksa apakah totalnya genap atau ganjil. Jika bit paritas adalah 0 (paritas genap), 1 bit dalam bingkai data harus berjumlah genap. Jika bit paritas adalah 1 (paritas ganjil), bit 1 dalam bingkai data harus berjumlah ganjil. Ketika bit paritas cocok dengan data, UART mengetahui bahwa transmisi bebas dari kesalahan. Tetapi jika bit paritas adalah 0, dan totalnya ganjil; atau bit paritas adalah 1, dan totalnya genap, UART mengetahui bahwa bit dalam bingkai data telah berubah.

BERHENTI BIT

o memberi sinyal akhir paket data, UART pengirim menggerakkan jalur transmisi data dari tegangan rendah ke tegangan tinggi selama setidaknya dua durasi bit.

Langkah 10: LANGKAH-LANGKAH TRANSMISI UART

1. UART pengirim menerima data secara paralel dari bus data:

Langkah 11: Pengiriman Gambar UART Menerima Data Secara Paralel Dari Bus Data

Langkah 12: 2. UART Transmisi Menambahkan Bit Awal, Bit Paritas, dan Bit Berhenti ke Bingkai Data:

Langkah 13: 3. Seluruh Paket Dikirim Secara Serial Dari UART Pemancar ke UART Penerima. UART yang Menerima Sampel Jalur Data pada Kecepatan Baud yang Dikonfigurasi Sebelumnya:

Langkah 14: 4. UART Penerima Membuang Start Bit, Parity Bit, dan Stop Bit Dari Data Frame:

Langkah 15: 5. UART Penerima Mengubah Data Serial Kembali Menjadi Paralel dan Mentransfernya ke Bus Data di Ujung Penerima:

Langkah 16: KEUNTUNGAN DAN KEKURANGAN UART

Tidak ada protokol komunikasi yang sempurna, tetapi UART cukup bagus dalam hal itu. Berikut adalah beberapa pro dan kontra untuk membantu Anda memutuskan apakah sesuai dengan kebutuhan proyek Anda atau tidak:

KEUNTUNGAN

Hanya menggunakan dua kabel Tidak ada sinyal clock yang diperlukan Memiliki bit paritas untuk memungkinkan pengecekan kesalahan Struktur paket data dapat diubah selama kedua sisi diatur untuk itu Metode yang didokumentasikan dengan baik dan banyak digunakan KEKURANGAN

Ukuran frame data dibatasi hingga maksimum 9 bit Tidak mendukung sistem multiple slave atau multiple master Baud rate setiap UART harus berada dalam 10% satu sama lain Lanjutkan ke bagian ketiga dari seri ini, Dasar-dasar Protokol Komunikasi I2C untuk mempelajari cara lain perangkat elektronik berkomunikasi. Atau jika Anda belum melakukannya, lihat bagian pertama, Dasar-dasar Protokol Komunikasi SPI.

Dan seperti biasa, beri tahu saya di komentar jika Anda memiliki pertanyaan atau hal lain untuk ditambahkan! Jika Anda menyukai artikel ini dan ingin melihat lebih banyak yang menyukainya, pastikan untuk Ikuti

Salam

M. Junaid