UART и с чем его едят / Geektimes. После Vogue истерии появилось множество вопросов, как подключить плату к компьютеру.
И многие люди даже не понимают, что же такое UART. И я решил рассказать здесь какой это мощный инструмент. Роутер превращается в компьютер, если к нему по UART подключить клавиатуру и дисплей. От телеграфа к COM- порту. Протокол UART (Universal asynchronous receiver/transmitter) или, по- русски, УАПП (универсальный асинхронный приемопередатчик) — старейший и самый распространенный на сегодняшний день физический протокол передачи данных. Наиболее известен из семейства UART протокол RS- 2. COM- порт, тот самый который стоит у тебя в компе).
Необходимо установить драйвер виртуального COM порта.
Это, наверное, самый древний компьютерный интерфейс. Он дожил до наших дней и не потерял своей актуальности. Надо сказать, что изначально интерфейс УАПП появился в США как средство для передачи телеграфных сообщений, и рабочих бит там было пять (как в азбуке Морзе).
Для передачи использовались механические устройства. Потом появились компьютеры, и коды ASCII, которые потребовали семь бит.
Драйвера для COM-порта под интерфейс RS-232. Начало » Инструкции, схемы, прошивки, программаторы » Uniden. Скриншоты, фото, картинки. Драйвера для COM-порта под интерфейс RS-232. ComPort - обеспечивает работу до 4-х СОМ портов одновременно. Графическое и текстовое отображение сигналов СОМ портов в реальном времени. Позволяет циклически передавать и принимать информацию по RS-232.
Переходник на MAX232 у меня был, СОМ порт на рабочем компьютере, где я вечерами и занимался отладкой, также был. У меня везде стоит win XP 32 по этому проверен только этот драйвер. Купил контроллер COM портов PCI-IO9835-2S-2 какое- то китайское чудо. Спасибо драйвера поставились. ПЛюс на ноуте нет СОМ порта, а хочется :) А чо за камеры за 10 баксов да еще с RS232? Можно напрямую, но тогда — пиши свой драйвер для NT. Под *nix можно и без драйвера. Для сопряжения используют микросхему MAX232. А поскольку драйвер эмулирует виртуальный Com порт, то никакой переделки ПО.
В начале 6. 0- х на смену пришла всем известная 8- битная таблица ASCII, и тогда формат передачи стал занимать полноценный байт, плюс управляющие три бита. В 1. 97. 1 году, когда уже начался бум микросхем, Гордон Белл для компьютеров PDP фирмы Western Digital сделал микросхему UART WD1. A. Примерно в начале 8.
National Semiconductor был создан чип 8. В 9. 0- е был придуман буфер к интерфейсу, что позволило передавать данные на более высоких скоростях. Этот интерфейс, не претерпев практически никаких изменений, дошел и до наших дней. Физика интерфейса. Чтобы понять, что роднит и отличает разные UART- интерфейсы, разберем принцип работы самого популярного и любимого нами протокола RS- 2. Дотошно расписывать все тонкости его работы я не буду.
Об этом написан ни один десяток мегабайт статей, и если ты умеешь пользоваться Гуглом, то без проблем найдешь всю необходимую информацию. Но основы я расскажу, благо с ними можно уже круто всем рулить, а всякие фишки используются очень редко. Основные рабочие линии у нас – RXD и TXD, или просто RX и TX. Передающая линия – TXD (Transmitted Data), а порт RXD (Received Data) – принимающая. Эти линии СОМ- порта задействованы при передаче без аппаратного управления потоком данных.
При аппаратном потоке задействованы еще дополнительные интерфейсные линии (DTS, RTS и пр.). Выход передатчика TX соединен с входом приемника RX и наоборот.
Электрический принцип работы RS- 2. TTL логики. В этом протоколе логический нуль лежит от +3 до +1. Промежуток от - 3 до +3 вольт считается зоной неопределенности. Учти, что все напряжения указаны относительно корпуса компьютера, или земли. Теперь, я думаю, ты понимаешь, зачем в компьютерном блоке питания существует сразу два напряжения: - 1. Они были введены специально для работы СОМ- порта.
Приём сигнала по RS- 2. М. Гук «Аппаратные интерфейсы ПК»)Такая большая амплитуда рабочих напряжений, целых 2. По стандарту, длина кабеля, по которому у нас бегают данные, может быть 1.
Хотя на практике люди умудрялись заставлять его работать даже на 2. Электрические параметры RS- 2. UART. Следующие характеристики – формат посылки и скорость передачи данных – полностью применимы ко всем видам UART и обеспечивают их совместимость через несложные схемы сопряжения. Стандартная посылка занимает 1. Но правило это распространяется только на стандартные настройки СОМ- порта. В принципе, его можно перенастроить так, чтобы он даже интерфейс One- Wire понимал. В режиме простоя, когда по линии ничего не передается, она находится в состоянии логической единицы, или - 1.
Начало передачи обозначают передачей стартового бита, который всегда равен нулю. Затем идет передача восьми бит данных. Завершает посылку бит четности и стоповый бит. Бит четности осуществляет проверку переданных данных. Стартовый бит говорит нам, что пересылка данных завершена. Надо отметить, что STOP- бит может занимать 1, 1.
Не стоит думать, что это дробные биты, это число говорит только о его длительности. Стоповый бит, как и стартовый, равен нулю.
Сигнал UART на экране осциллографа. Виден старт бит, данные и стоповый бит. Спасибо DIHALTза картинку. Скорость работы. Даже если тебе раньше никогда не приходилось работать с СОМ- портом, по крайней мере, в модеме ты должен знать номинальные скорости работы: 9.
Сколько бит в секунду убегает из нашего порта? Вот смотри, допустим, скорость у нас 9. Это означает, что передача одного бита будет занимать 1/9. И такая скорость для байта верна только в случае, если стоп- бит будет занимать один бит. В случае, если он занимает два стоп- бита, то передача будет 1. Это связано с тем, что вместе с битами данных передаются еще специальные биты: старт, стоп и бит четности.
Линейка скоростей СОМ- порта стандартизирована. Как правило, все устройства работают на трех стандартных скоростях: 9. Но возможны другие варианты, даже использование нестандартных скоростей или скорости, меняющейся во времени, – с этим я сталкивался при разборе полетов очередного устройства. Такой разный протокол. Видов UART существует великое множество. Я не буду перечислять их наименования, ибо, если ты владеешь английским, то сумеешь и сам нагуглить.
Но самые основные не отметить нельзя! Напомню, что главное отличие интерфейсов состоит в среде и способе передаче данных. Данные могут передаваться даже по оптоволокну. Второй по распространению интерфейс после RS- 2. RS- 4. 85. Он является промышленным стандартом, и передача в нем осуществляется по витой паре, что дает ему неплохую помехоустойчивость и повышенную скорость передачи до 4 мегабит в секунду. Длина провода тут может достигать 1 км. Как правило, он используется на заводах для управления разными станками.
Надо сказать, что IRDA, или инфракрасная связь, которая встроена в большинство телефонов и КПК, тоже по сути является UARTом. Только данные передаются не по проводам, а с помощью инфракрасного излучения. В SMART- картах (SIM, спутниковое телевиденье, банковские карты) – тех самых устройствах, которые мечтает похачить каждый уважающий себя фрикер – тоже используется наш любимый UART. Правда, там полудуплексная передача данных, и логика работы может быть 1,8/3,3 и 5 вольт. Выглядит так, будто RX запаян с TX на одном конце и на другом – в результате, один передает, другой в этот момент слушает, и наоборот.
Это регламентировано стандартом смарт- карт. Так мы точно знаем, сколько байт пошлем, и сколько нам ответит карточка. Тема достойна отдельной статьи. В общем, запомни, что UART есть практически везде. Устройства, которые имеют на своём борту UART, по часовой стрелке: мышка, ридер- эмулятор SMART- карт, КПК Palm m.
ATtiny. 23. 13 (или AT8. C2. 05. 1), модем. Сопряжение интерфейсов. Я уже глаза намозолил разными интерфейсами, но как с ними работать- то? Ну, с обычным RS- 2. Все просто: существуют различные готовые микросхемы- преобразователи. Как правило, в маркировке они содержат цифры «2.
Увидел в схеме микруху с этими цифирями – будь уверен: скорее всего, это преобразователь. Через такие микросхемы с небольшим обвязом и сопрягаются все интерфейсы UART. Я не буду рассказывать о промышленных интерфейсах, а скажу о тех преобразователях, которые интересуют нас в первую очередь. Самый известный преобразователь интерфейса – это микросхема, разработанная фирмой MAXIM, которая и получила от нее часть своего названия (max. Для ее работы требуется четыре конденсатора от 0,1 микрофарады до 4 микрофарад и питание 5 вольт. Удивительно, что эта микросхема из 5 вольт генерирует отрицательное напряжение, чтобы сопрягать 5- вольтовый UART с RS- 2.
Существуют микросхемы сопряжения USB с UART, например, микросхема ft. В Ubuntu для этой микросхемы уже встроены драйвера.
Для Windows их придется качать с официального сайта. После установки драйверов в системе появится виртуальный СОМ- порт, и с ним уже можно рулить различными устройствами. Советую не принимать эти микросхемы, как единственно возможные. Найдется громадное количество более дешевых и интересных аналогов, посему наседай на Гугл и поймешь, что мир UARTа – это круто. В целом, микросхемы стоят достаточно дорого и порой можно обойтись более сложными, но зато более дешевыми схемами на паре транзисторов. Что нам это дает?
Как ты понял, интерфейс UART присутствует во многих устройствах, в которых стоит какой- либо процессор или контроллер. Я даже больше скажу: если там стоит контроллер, то юарт есть стопудово (только он не всегда может использоваться). Как правило, по этому интерфейсу идет наладка и проверка работоспособности девайса. Зачастую производитель умалчивает о наличии этого интерфейса в изделии, но найти его несложно: достаточно скачать мануал на процессор и, где находится юарт, ты будешь знать. После того, как ты получишь физический доступ к железяке по нашему интерфейсу, можно его настроить на свое усмотрение или даже заставить работать, так как надо тебе, а не как задумал производитель.
В общем, – выжать максимум возможностей из скромного девайса. Знание этого протокола дает также возможность подслушать, что же творится в линиях обмена между различными процессорами, так как часто производители организуют целые юарт- сети в своем устройстве. В общем, применений много, главное – интуитивно понимать, как это делать. Апдейтим роутер. Намедни я намутил себе Wi. Fi- роутер WL- 5. GU и, прочитав статью Step’a «Level- up для точки доступа» (. Но у меня возникли проблемы с монтированием swap- раздела жесткого диска.
Так появилась необходимость посмотреть лог загрузки точки доступа – подмонтировался раздел или нет – причем, как говорится, на лету, чтобы сразу вносить необходимые изменения. Шестым чувством я подозревал, что в моем роутере просто обязан быть UART.
Я взял в руки крестовую отвертку и начал его разбирать. Дело тривиальное, но с заковыркой – потайные винтики находятся под резиновыми ножками (если решишь повторить, помни, что при разборе ты лишаешься гарантии).
Моему взору предстала достаточно скучная плата, где все «chip- in- one»: один центральный процессор, в который включено все, внешняя оператива, флеша, преобразователь питания и рядок разъемов с кнопками.