Giao tiếp UART là gì? Cách thức hoạt động, ưu nhược điểm và các ứng dụng

Giao diện UART được sử dụng để giao tiếp giữa các thiết bị và được sử dụng rất phổ biến. UART được ứng dụng trong các thiết bị giao tiếp với module như Bluetooth, Wifi, RFID,… Trong bài viết này sẽ trình bày chi tiết cách thức hoạt động của giao tiếp UART, mời các bạn tham khảo.

Giao tiếp UART là gì?

Để các thiết bị điện tử giao tiếp với nhau, chúng cần sử dụng các giao thức. Các giao thức này được thiết kế theo những cách khác nhau dựa trên các đặc điểm riêng của từng hệ thống. Thiết bị sẽ tuân theo một quy tắc cụ thể đã được thống nhất để dữ liệu được truyền thành công.

Giao tiếp UART là gì?

Hiện tại, hầu hết các bộ vi điều khiển, máy tính hoặc hệ thống nhúng đều sử dụng UART làm giao thức truyền thông giữa thiết bị với thiết bị. Giao thức này sử dụng hai dây cho máy thu và máy phát.

Theo định nghĩa, UART (Bộ thu-phát không đồng bộ đa năng) là một giao thức truyền thông phần cứng sử dụng truyền thông nối tiếp không đồng bộ và có thể định cấu hình. Tại sao nó được gọi là không đồng bộ? Bởi vì giao thức này không có tín hiệu đồng hồ để đồng bộ hóa các bit đầu ra từ đầu vào.

Trong giao tiếp UART, 2 UART sẽ giao tiếp trực tiếp với nhau. Dữ liệu song song sẽ được chuyển đổi thành dạng nối tiếp tới UART nhận. Dữ liệu nối tiếp sau đó được chuyển đổi thành song song ở phía nhận.

UART như thế nào. LÀM

Chúng tôi có thể định cấu hình UART để hoạt động với các loại giao thức nối tiếp khác nhau. UART đã được điều chỉnh cho các đơn vị chip đơn vào đầu những năm 1970, bắt đầu với Western Digital WD1402A.

UART như thế nào. LÀM

UART truyền dữ liệu nối tiếp, ở một trong ba chế độ:

• Simplex: Chỉ giao tiếp một chiều
• Bán song công: Dữ liệu di chuyển theo một hướng tại một thời điểm
• Song công hoàn toàn: Giao tiếp đồng thời đến và đi từ mỗi chủ và nô lệ

Trong sơ đồ giao tiếp UART:

Chân Tx (truyền) của một chip kết nối trực tiếp với chân Rx (nhận) của chip kia và ngược lại. Việc chuyển giao thường sẽ diễn ra ở mức 3,3V hoặc 5V. UART là một giao thức giữa chủ và nô lệ. Nơi một thiết bị được thiết lập để chỉ giao tiếp với một thiết bị khác.

Truyền dữ liệu ra vào UART song song với thiết bị điều khiển. Khi một tín hiệu được gửi trên chân Tx, đầu tiên UART sẽ dịch thông tin song song này thành nối tiếp và truyền nó đến thiết bị nhận. Chân Rx của UART thứ 2 chuyển nó trở lại song song để giao tiếp với thiết bị điều khiển.

Đọc thêm: GPRS là gì? Khái niệm và ứng dụng của GPRS trong cuộc sống

Dữ liệu được truyền qua UART được đóng gói trong các gói. Mỗi gói chứa 1 bit bắt đầu, 5 đến 9 bit dữ liệu (tùy thuộc vào UART), 1 bit chẵn lẻ tùy chọn và 1 hoặc 2 bit dừng. Gói data được mô tả như hình bên dưới.

bắt đầu chút

Đường dữ liệu UART thường ở điện áp cao

Đường dữ liệu UART thường ở điện áp cao khi không truyền dữ liệu. Để bắt đầu truyền dữ liệu, UART truyền sẽ chuyển đường truyền từ cao xuống thấp trong một chu kỳ xung nhịp. Sau đó, nó bắt đầu đọc các bit trong khung dữ liệu ở tần số của tốc độ truyền.

Khung dữ liệu

Khung dữ liệu sẽ chứa dữ liệu thực tế được truyền và có độ dài từ 5 bit đến 8 bit nếu sử dụng các bit chẵn lẻ. Nếu bit chẵn lẻ không được sử dụng, khung dữ liệu có thể dài tới 9 bit. Trong hầu hết các trường hợp, bit dữ liệu quan trọng sẽ được truyền trước.

bit chẵn lẻ

Bit chẵn lẻ sẽ giúp UART biết có dữ liệu nào bị thay đổi trong quá trình truyền hay không. Các bit có thể bị thay đổi bởi bức xạ điện từ, tốc độ truyền không khớp hoặc truyền dữ liệu đường dài. Sau khi UART nhận đọc khung dữ liệu, nó sẽ đếm số bit có giá trị là 1 và kiểm tra xem tổng số là chẵn hay lẻ.

Nếu bit chẵn lẻ là 0 (chẵn), thì tổng của các bit 1 trong khung dữ liệu phải là một số chẵn. Nếu bit chẵn lẻ là 1 (lẻ), tổng các bit 1 trong khung dữ liệu là một số lẻ. Khi bit chẵn lẻ khớp với dữ liệu, UART biết rằng quá trình truyền không có lỗi. Nhưng nếu bit chẵn lẻ là 0 và tổng là số lẻ; hoặc bit chẵn lẻ là 1 và tổng là chẵn, UART sẽ biết rằng các bit trong khung dữ liệu đã thay đổi.

Dừng bit

Dừng bit trong UART . giao tiếp

Có nghĩa là khi kết thúc thông báo gói, UART gửi sẽ điều khiển đường dữ liệu từ điện áp thấp đến điện áp cao trong ít nhất khoảng 2 bit.

Như vậy, việc truyền dữ liệu UART diễn ra như một gói dữ liệu, bắt đầu từ start bit, đường cao được kéo xuống thấp. Bit bắt đầu được theo sau bởi 5 đến 9 bit dữ liệu sẽ được truyền trong khung dữ liệu của gói, theo sau là bit chẵn lẻ tùy chọn để xác minh việc truyền dữ liệu thích hợp. Cuối cùng, một hoặc nhiều bit dừng được truyền ở nơi đường dây được đặt ở mức cao. Đây là phần cuối của một gói dữ liệu được truyền đi.

Đọc thêm: Cách đo tụ điện bằng đồng hồ vạn năng analog và kỹ thuật số

UART là giao thức không đồng bộ nên không có đồng hồ để điều chỉnh tốc độ truyền dữ liệu. Người dùng sẽ phải đặt cả hai thiết bị giao tiếp ở cùng một tốc độ và được gọi là tốc độ truyền, được biểu thị bằng bit/giây hoặc bps. Tốc độ truyền thường nằm trong khoảng từ 9600 đến 115200 và hơn thế nữa. Tốc độ truyền giữa UART truyền và nhận chỉ có thể chênh lệch khoảng 10% trước khi thời gian của các bit cách nhau quá xa.

Mặc dù UART là một giao thức cũ, giao tiếp giữa chủ và nô lệ, nhưng nó rất dễ cài đặt và cực kỳ linh hoạt. Do đó, bạn có thể gặp nó khi làm việc với các dự án vi điều khiển. UART có thể là một phần của hệ thống trong các thiết bị bạn sử dụng hàng ngày.

Ưu nhược điểm của UART

Dưới đây là một số ưu điểm và nhược điểm của UART

Ưu nhược điểm của UART

Ưu điểm của UART

• Chỉ sử dụng hai dòng dữ liệu
• Không cần tín hiệu đồng hồ
• Có một bit chẵn lẻ để nó có thể được kiểm tra lỗi
• Cấu trúc của gói dữ liệu có thể được thay đổi miễn là cả hai bên được thiết lập để giao tiếp với nhau
• Phương pháp UART được ghi chép đầy đủ và được sử dụng rộng rãi

Nhược điểm của UART

• Kích thước của khung dữ liệu được giới hạn tối đa là 9 bit nên khá nhỏ so với nhu cầu hiện nay
• Không hỗ trợ nhiều hệ thống chủ và phụ
• Tốc độ truyền của mỗi UART phải nằm trong phạm vi 10% của nhau

Các ứng dụng của UART

Các ứng dụng của UART

UART thường được sử dụng trong vi điều khiển cho các yêu cầu về độ chính xác. UART cũng được sử dụng trong các thiết bị truyền thông khác nhau như truyền thông không dây, thiết bị GPS, Bluetooth và nhiều ứng dụng khác.

Các tiêu chuẩn giao tiếp như RS422 & TIA được sử dụng trong UART ngoại trừ RS232. Thông thường, UART là một IC riêng biệt được sử dụng trong giao tiếp nối tiếp UART.

Trên đây là những thông tin cơ bản về giao tiếp UART, hi vọng bài viết đã mang đến cho bạn những kiến ​​thức bổ ích.

Bạn thấy bài viết Giao tiếp UART là gì? Cách thức hoạt động, ưu nhược điểm và các ứng dụng có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Giao tiếp UART là gì? Cách thức hoạt động, ưu nhược điểm và các ứng dụng bên dưới để Trường THPT Phan Đình Phùngcó thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: thptphandinhphung.edu.vn của Trường THPT Phan Đình Phùng

Nhớ để nguồn bài viết này: Giao tiếp UART là gì? Cách thức hoạt động, ưu nhược điểm và các ứng dụng của website thptphandinhphung.edu.vn

Chuyên mục: Giáo dục