Un receptor del /un transmisor asincrónicos universales ( generalmente abreviado UART y ˈjuːɑrt ) es un tipo de " receptor/transmitter" asincrónicos;, un pedazo de hardware de la computadora que traduce datos entre las formas paralelas y seriales. Los UARTs son de uso general conjuntamente con otros estándares de la comunicación tales como RS-232 del EIA .

Un UART es generalmente de) un circuito integrado individual (o parte usado para las comunicaciones seriales sobre un puerto serial de la computadora o del dispositivo periférico. Los UARTs ahora se incluyen comúnmente en microcontroladores. Un UART o un dual DUART combina dos UARTs en una sola viruta. Muchos ICs modernos ahora vienen con un UART que pueda también comunicar síncrono; estos dispositivos se llaman USARTs .

Definición

Transmitiendo y recibiendo datos seriales

Los pedacitos tienen que ser movidos a partir de un lugar a otro usar los alambres o un cierto otro medio. Sobre muchas millas, el costo de los alambres llega a ser grande. Para reducir el costo de los enlaces de comunicaciones largos que llevan varios pedacitos paralelamente, los bits de datos se envían secuencialmente, uno tras otro, usar un UART para convertir los pedacitos transmitidos entre la forma secuencial y paralela en cada final del acoplamiento. Cada UART contiene un registro de cambio que sea el método fundamental de conversión entre las formas seriales y paralelas.

El UART no genera generalmente ni recibe directo las señales externas usadas entre diversos equipos artículo. Típicamente, los dispositivos separados del interfaz se utilizan para convertir las señales del nivel de la lógica del UART a y desde los niveles de señalización externa.

Las señales externas pueden estar de muchas diversas formas. El voltaje es en gran medida la clase más común de señalización usada. Los ejemplos de los estándares para la señalización del voltaje son el RS-232, el RS-422 y el RS-485 EIA . Históricamente, la presencia o la ausencia de corriente (en lazos actuales fue utilizado en circuitos de telégrafo.

Algunos esquemas de señalización no utilizan los alambres eléctricos. Los ejemplos de tales son la fibra óptica, el infrarrojo, y el Bluetooth (de la radio) en su perfil del puerto serial (SPP). Algunos esquemas de señalización utilizan la modulación de una señal de portador (con o sin los alambres). Los ejemplos son modulación de audioseñales con la línea de teléfono módems, modulación del RF con las radios de los datos, y el DC-LIN para la comunicación de la línea eléctrica.

La comunicación puede ser " por completo - " a dos caras; (enviar y reciben al mismo tiempo) o " " semidúplex; (los dispositivos toman las vueltas que transmiten y que reciben).

En fecha 2006, los UARTs son de uso general con el RS-232 para las comunicaciones de sistemas encajadas. Es útil comunicar entre los microcontroladores y también con PC. Muchas virutas proporcionan funcionalidad del UART en silicio, y las virutas baratas existen para convertir señales llanas de la lógica (tales como voltajes TTL ) a las señales del nivel RS-232 (por ejemplo, MAX232 de de la máxima).

Asincrónico recibir y transmitir

En transmitir asincrónico, teletipo - el estilo UARTs envía un " start" pedacito, cinco a ocho bits de datos, menos-significativo-pedacito primero, un " opcional; parity" pedacito, y entonces " uno, unos y medio, o dos; stop" pedacitos. El pedacito de comienzo es la polaridad opuesta del estado IDLE de las dato-líneas. El pedacito de parada es el estado IDLE de las dato-líneas, y proporciona un retardo antes de que el carácter siguiente pueda comenzar. (Esto se llama transmisión por marcha-parada asincrónica ). En teletypes mecánicos, el " stop" el pedacito fue estirado a menudo a las épocas de poca monta de dar al mecanismo más hora de acabar la impresión un carácter. Un " estirado; stop" mordido también ayuda a la resincronización.

El pedacito de paridad puede cualquiera hace el número de " one" los pedacitos entre cualquier par partida/parada impar, o aún, o él pueden ser omitidos. La paridad impar es más confiable porque asegura que habrá siempre por lo menos una transición de los datos, y éste permite que muchos UARTs resynchronize.

En la transmisión síncrona del, los datos del reloj se recuperan por separado de la secuencia de datos y no se utiliza ningunos pedacitos partida/parada. Esto mejora la eficacia de la transmisión en los canales convenientes puesto que más de los pedacitos enviados son datos y no el enmarcar usables del carácter. Una transmisión asincrónica no envía nada sobre la interconexión cuando el dispositivo que transmite no tiene nada enviar; pero un interfaz síncrono debe enviar el " pad" carácteres para mantener sincronismo entre el receptor y el transmisor. El llenador generalmente es el " ASCII ; SYN" carácter. Esto se puede hacer automáticamente por el dispositivo que transmite.

Las virutas de USART tienen modos síncronos y asincrónicos.

Cuento por entregas al algoritmo paralelo

Un pulso de comunicación de datos puede solamente estar en uno de dos estados pero hay muchos nombres para los dos estados. Cuando encendido, circular la tensión cerrada, baja, fluir actual, o un cero lógico, el pulso reputa en el " space" condición. Cuando apagado, el circuito abierto, de alto voltaje, corriente paró, o lógica, el pulso reputa en el " mark" condición. Un código de carácter comienza con el circuito de comunicación de datos en la condición de espacio. Si aparece la condición de marca, lógica se registra de otra manera un cero lógico.

El cuadro 1 demuestra este formato.

    comienzo|< - cinco a ocho bits de datos - >| pedacitos de parada   0 ---- - - - - - - - - - - espacio (voltaje bajo, bajo de la lógica del dato-alambre)    | | | | | | | | | | | |    | S | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | S | S |    | | | | | | | | | | | |   1 - - - - - - - - - - - -------- Marca (alto, alto del dato-alambre voltaje de la lógica) 
    Cuadro 1. formato asincrónico del código. El pedacito de derecha se transmite siempre primero. Si la paridad está presente,  el pedacito de paridad viene después de los bits de datos pero antes de los pedacitos de parada. 

El pedacito de comienzo es siempre un 0 (lógica baja), que también se llama un espacio . El pedacito de comienzo señala el de recepción DTE que es un código de carácter el venir. Los cinco a ocho pedacitos siguientes, dependiendo del código empleado, representan el carácter. En el código del ASCII el octavo bit de datos puede ser un pedacito de paridad. Los uno o dos pedacitos siguientes están siempre en la condición de la marca (lógica del alta, es decir, “1”) y llamaron los pedacitos de parada. Proporcionan un " rest" intervalo para el de recepción DTE de modo que pueda prepararse para el carácter siguiente que puede ser después de los pedacitos de parada. El intervalo de resto fue requerido por el mecánico Teletypes que utilizó un árbol de levas impulsado por motor para descifrar cada carácter. En el extremo de cada carácter el motor necesitó hora de pegar la fianza del carácter (imprimir carácter) y reajustado el árbol de levas.

Hay seis pasos básicos en la recepción de un código de carácter serial en un registro paralelo. Primero, no perder de vista tiempo, el receptor emplea un reloj qué " ticks." Cuando la línea está en la condición de espacio, el receptor muestrea la línea 16 veces la tarifa de datos. En otro las palabras, un intervalo de los datos son iguales a 16 impulsos del reloj. De esta manera el receptor puede determinar el principio del pedacito de comienzo y " mover el over" al centro de la época del pedacito para el muestreo de los datos. En segundo lugar, cuando la línea entra el estado de marca, declarar un " buscar el bit" del comienzo; condicionar y esperar una mitad del intervalo del pedacito u ocho impulsos del reloj. Tercero, muestrear la línea otra vez y si no ha seguido habiendo en la condición de marca, considera esto ser un cambio falso del voltaje y volver a paso uno. Cuarto, si la línea todavía estaba en el estado de marca, después considerar esto un pedacito de comienzo válido. Cambiar de puesto el pedacito de comienzo en un registro de cambio de ocho bites y esperar una vez del pedacito o 16 impulsos del reloj. Fifth, después de una vez del pedacito muestrear la línea ( los datos deben haber estado allí para los ocho impulsos del reloj pasados, y deben permanecer para ocho más impulsos del reloj). Ahora cambiar de puesto muestra en el registro de cambio. En sexto lugar, continuar los pasos cuatro y cinco siete más veces. Después de que el octavo cambio, el comienzo el pedacito " migrate" en un flip-flop que indica el carácter recibido.

Antes del transmisor y del receptor los UARTs trabajarán, ellos deben también estar de acuerdo con los mismos valores de cinco parámetros. Primero, ambos lados deben estar de acuerdo con el número de pedacitos por carácter. En segundo lugar, la velocidad o el baudio de la línea deben ser iguales en ambos lados. Tercero, ambos lados deben convenir el uso o no la paridad del uso. Cuarto, si paridad se utiliza, ambos lados deben estar de acuerdo con usar impar o aún paridad. Fifth, el número de pedacitos de parada debe ser convenido en.

Los puertos seriales típicos usados con los ordenadores personales conectaron con los módems utilizaron ocho bits de datos, ninguna paridad, y un pedacito de parada. Así hay una regla empírica eso el número de carácteres de ASCII por segundo es igual al índice binario dividido por 10 para una línea de datos típica RS-232 o RS-423 .

Historia

El primeros UART-como los dispositivos giraban los conmutadores mecánicos. Éstos enviaron 5 códigos de Baudot del pedacito para las teletipias mecánicas, y substituyeron el código Morse . Más adelante, el ASCII requirió un código de pedacito siete. Cuando el IBM construyó las computadoras en los años 60 tempranos con los carácteres de 8 bits, llegó a ser acostumbrado almacenar el código del ASCII en 8 pedacitos.

El Gordon Bell diseñó el UART para la serie PDP de computadoras. El Western Digital hizo el primer UART monopastilla WD1402A alrededor de 1971; éste era un ejemplo temprano de un circuito integrado de la escala media.

Un ejemplo de los años 80 tempranos UART de un era el nacional 8250 del semiconductor . En los años 90, UARTs más nuevos fueron desarrollados con los almacenadores intermediarios de la en-viruta. Esto permitió una velocidad más alta de la transmisión sin pérdida de los datos y sin requerir tal atención frecuente de la computadora. Por ejemplo, el nacional popular 16550 del semiconductor tiene un primero en entrar, primero en salir de 16 octetos, y frezó muchas variantes, incluyendo el 16C550, el 16C650, el 16C750, y el 16C850.

Dependiendo del fabricante, diversos términos se utilizan para identificar los dispositivos que realizan las funciones del UART. El Intel llamó su dispositivo 8251 un " Comunicación programable Interface". El 6551 de la tecnología del MOS era sabido bajo el nombre " Interfaz de comunicaciones asincrónicas Adapter" (ACIA). El " del término; Comunicaciones seriales Interface" (SCI) primero fue utilizado en el Motorola alrededor de 1975 para referir a su dispositivo asincrónico por marcha-parada de la interfaz en serie, que otros llamaban un UART.

Los 5, 6 y 7 códigos de pedacito menos-comunes ahora se simulan a veces con los UARTs de 8 bits. Los pedacitos de categoría alta inusitados se fijan a 1, al valor del pedacito de parada y a la línea ociosa. Esta técnica no puede enviar o recibir a la velocidad completa, pero proporciona un cierto nivel de compatibilidad para un equipo más viejo.

Algunos ordenadores personales muy barato o el encajaron los sistemas dispensado con un UART y utilizaron la CPU para muestrear el estado de un puerto de entrada o para manipular directo un puerto de salida para la transmisión de datos. Mientras que muy son CPU-intensive, puesto que la sincronización de la CPU era crítica, estos esquemas evitaron la compra de una viruta costosa del UART. La técnica era conocida como Pedacito-que golpeaba el puerto serial de .

Estructura

Un UART contiene generalmente los componentes siguientes:
un generador de reloj, un múltiplo del índice binario para permitir generalmente el muestreo en el medio de un período del pedacito.
registros de cambio de entrada y de la salida
control de la transmisión/recepción
lógica de control de lectura/grabación
almacenadores intermediarios opcionales de la transmisión/recepción
almacenador intermediario paralelo opcional del ómnibus de datos
Primero en entrar, primero en salir (opcional)

Condiciones especiales del receptor

Error del sobrante

Un " error" del sobrante; ocurre cuando el UART no puede procesar el carácter que acaba de venir adentro antes de que llegue el siguiente. Los varios dispositivos del UART tienen cantidades de diferenciación de espacio de almacenador intermediario para llevar a cabo carácteres recibidos. La CPU debe mantener el UART para quitar carácteres del almacenador intermediario. Si la CPU no mantiene el UART rápidamente bastante y se convierte el almacenador intermediario por completo, un error del sobrante ocurrirá.

Error que enmarca

Un " error" que enmarca; ocurre cuando el " señalado; start" y " stop" los pedacitos son inválidos. Como el " start" el pedacito se utiliza para identificar el principio de un carácter entrante, él actúa como referencia para los pedacitos restantes. Si la línea de datos no está en el estado IDLE previsto cuando el " stop" se espera el pedacito, un ' a'Framing del error ocurrirá.

Error de paridad

Un " error" de la paridad; ocurre cuando el número de " active" los pedacitos no convienen con la configuración especificada de la paridad del UART, produciendo un error de la paridad . Porque el " parity" el pedacito es opcional, este error no ocurrirá si se ha inhabilitado la paridad. Se fija el error de paridad cuando la paridad de un carácter de datos entrantes no empareja el valor previsto.

Condición de la rotura

Un " condition" de la rotura; ocurre cuando la entrada del receptor está adentro en el " space" nivel para más de largo que una cierta duración de la hora, típicamente, para más que un rato del carácter. Esto no es necesario un error, sino aparece al receptor como charcter de todos los pedacitos cero con un error que enmarca.

Un poco de equipo transmitirá deliberadamente el " break" nivel para más de largo que un carácter como señal fuera de banda. Al señalar se unen mal las tarifas, ningunos carácteres significativos se pueden enviar, solamente un " largo; break" la señal puede ser una manera útil de conseguir la atención de un receptor unido mal para hacer algo (tal como reajuste. Los sistemas de UNIX y UNIX-como sistemas tales como linux pueden utilizar el " largo; break" nivel como petición de cambiar la tarifa de señalización.

Ver también

Comunicación serial asincrónica
Baudio
Índice binario
Módem
Código Morse
Comunicación serial
Puerto serial
USB

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Zenithic

St Paul's Walden

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