यूएआरटी संचार की मूल बातें: 16 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

याद रखें जब प्रिंटर, चूहों और मोडेम में उन विशाल क्लंकी कनेक्टरों के साथ मोटी केबल होती थी? जिन्हें सचमुच आपके कंप्यूटर में खराब कर देना था? वे डिवाइस शायद आपके कंप्यूटर के साथ संचार करने के लिए यूएआरटी का उपयोग कर रहे थे। जबकि USB ने उन पुराने केबलों और कनेक्टर्स को लगभग पूरी तरह से बदल दिया है, UART निश्चित रूप से अतीत की बात नहीं है। आप जीपीएस मॉड्यूल, ब्लूटूथ मॉड्यूल और आरएफआईडी कार्ड रीडर मॉड्यूल को अपने रास्पबेरी पाई, अरुडिनो, या अन्य माइक्रोकंट्रोलर से जोड़ने के लिए कई DIY इलेक्ट्रॉनिक्स परियोजनाओं में उपयोग किए जा रहे यूएआरटी पाएंगे।

UART का मतलब यूनिवर्सल एसिंक्रोनस रिसीवर/ट्रांसमीटर है। यह SPI और I2C की तरह संचार प्रोटोकॉल नहीं है, बल्कि एक माइक्रोकंट्रोलर में एक भौतिक सर्किट या एक स्टैंड-अलोन IC है। UART का मुख्य उद्देश्य सीरियल डेटा संचारित और प्राप्त करना है।

UART के बारे में सबसे अच्छी चीजों में से एक यह है कि यह उपकरणों के बीच डेटा संचारित करने के लिए केवल दो तारों का उपयोग करता है। यूएआरटी के पीछे के सिद्धांतों को समझना आसान है, लेकिन अगर आपने इस श्रृंखला के भाग एक, एसपीआई संचार प्रोटोकॉल की मूल बातें नहीं पढ़ी हैं, तो यह शुरू करने के लिए एक अच्छी जगह हो सकती है।

चरण 1: UART संचार का परिचय

यूएआरटी संचार में, दो यूएआरटी एक दूसरे के साथ सीधे संवाद करते हैं। ट्रांसमिटिंग यूएआरटी सीपीयू जैसे कंट्रोलिंग डिवाइस से समानांतर डेटा को सीरियल रूप में परिवर्तित करता है, इसे सीरियल में प्राप्त करने वाले यूएआरटी को प्रसारित करता है, जो फिर सीरियल डेटा को वापस प्राप्त डिवाइस के समानांतर डेटा में परिवर्तित करता है। दो UART के बीच डेटा संचारित करने के लिए केवल दो तारों की आवश्यकता होती है। डेटा ट्रांसमिटिंग UART के Tx पिन से प्राप्त UART के Rx पिन तक प्रवाहित होता है:

चरण 2: डेटा ट्रांसमिटिंग UART के Tx पिन से प्राप्त करने वाले UART के Rx पिन तक प्रवाहित होता है:

चरण 3:

यूएआरटी डेटा को अतुल्यकालिक रूप से प्रेषित करता है, जिसका अर्थ है कि प्राप्त यूएआरटी द्वारा बिट्स के नमूने के लिए यूएआरटी से बिट्स के आउटपुट को सिंक्रनाइज़ करने के लिए कोई घड़ी संकेत नहीं है। क्लॉक सिग्नल के बजाय, ट्रांसमिटिंग UART ट्रांसफर किए जा रहे डेटा पैकेट में स्टार्ट और स्टॉप बिट्स जोड़ता है। ये बिट्स डेटा पैकेट की शुरुआत और अंत को परिभाषित करते हैं ताकि प्राप्त करने वाले यूएआरटी को पता चले कि बिट्स को कब पढ़ना शुरू करना है।

जब प्राप्त करने वाला UART एक स्टार्ट बिट का पता लगाता है, तो यह आने वाली बिट्स को एक विशिष्ट आवृत्ति पर पढ़ना शुरू कर देता है जिसे बॉड दर के रूप में जाना जाता है। बॉड दर डेटा ट्रांसफर की गति का एक माप है, जिसे बिट्स प्रति सेकंड (बीपीएस) में व्यक्त किया जाता है। दोनों UART को लगभग समान बॉड दर पर काम करना चाहिए। संचारण और प्राप्त करने वाले UARTs के बीच बॉड दर केवल 10% तक भिन्न हो सकती है, इससे पहले कि बिट्स का समय बहुत दूर हो जाए।

चरण 4:

दोनों यूएआरटी को समान डेटा पैकेट संरचना को प्रसारित करने और प्राप्त करने के लिए भी कॉन्फ़िगर किया जाना चाहिए।

चरण 5: यूएआरटी कैसे काम करता है

डेटा संचारित करने वाला UART डेटा बस से डेटा प्राप्त करता है। डेटा बस का उपयोग यूएआरटी को किसी अन्य डिवाइस जैसे सीपीयू, मेमोरी या माइक्रोकंट्रोलर द्वारा डेटा भेजने के लिए किया जाता है। डेटा को डेटा बस से समानांतर रूप में ट्रांसमिटिंग UART में स्थानांतरित किया जाता है। ट्रांसमिट करने के बाद UART को डेटा बस से समानांतर डेटा मिलता है, यह डेटा पैकेट बनाने के लिए एक स्टार्ट बिट, एक पैरिटी बिट और एक स्टॉप बिट जोड़ता है। इसके बाद, डेटा पैकेट क्रमिक रूप से आउटपुट होता है, Tx पिन पर थोड़ा-थोड़ा करके। प्राप्त करने वाला UART अपने Rx पिन पर डेटा पैकेट को थोड़ा-थोड़ा करके पढ़ता है। प्राप्त करने वाला UART तब डेटा को वापस समानांतर रूप में परिवर्तित करता है और स्टार्ट बिट, पैरिटी बिट और स्टॉप बिट्स को हटा देता है। अंत में, प्राप्त करने वाला UART डेटा पैकेट को प्राप्त करने वाले छोर पर डेटा बस के समानांतर स्थानांतरित करता है:

चरण 6: छवि UART कैसे काम करती है

चरण 7:

UART प्रेषित डेटा को पैकेट में व्यवस्थित किया जाता है। प्रत्येक पैकेट में 1 स्टार्ट बिट, 5 से 9 डेटा बिट्स (UART के आधार पर), एक वैकल्पिक समता बिट और 1 या 2 स्टॉप बिट्स होते हैं:

चरण 8: UART प्रेषित डेटा को पैकेट छवि में व्यवस्थित किया जाता है

चरण 9:

प्रारंभ बिट

UART डेटा ट्रांसमिशन लाइन आमतौर पर उच्च वोल्टेज स्तर पर होती है जब यह डेटा ट्रांसमिट नहीं कर रही होती है। डेटा का स्थानांतरण शुरू करने के लिए, ट्रांसमिटिंग UART एक घड़ी चक्र के लिए ट्रांसमिशन लाइन को उच्च से निम्न तक खींचता है। जब प्राप्त यूएआरटी उच्च से निम्न वोल्टेज संक्रमण का पता लगाता है, तो यह बॉड दर की आवृत्ति पर डेटा फ्रेम में बिट्स को पढ़ना शुरू कर देता है।

डेटा ढांचा

डेटा फ़्रेम में वास्तविक डेटा स्थानांतरित किया जा रहा है। यदि समता बिट का उपयोग किया जाता है तो यह 5 बिट से 8 बिट तक लंबा हो सकता है। यदि कोई समता बिट का उपयोग नहीं किया जाता है, तो डेटा फ़्रेम 9 बिट लंबा हो सकता है। ज्यादातर मामलों में, डेटा पहले कम से कम महत्वपूर्ण बिट के साथ भेजा जाता है।

समानता

समता किसी संख्या की समता या विषमता का वर्णन करती है। समानता बिट प्राप्त करने वाले यूएआरटी को यह बताने का एक तरीका है कि ट्रांसमिशन के दौरान कोई डेटा बदल गया है या नहीं। बिट्स को इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन, बेमेल बॉड रेट्स या लंबी दूरी के डेटा ट्रांसफर द्वारा बदला जा सकता है। प्राप्त करने के बाद यूएआरटी डेटा फ्रेम पढ़ता है, यह 1 के मान के साथ बिट्स की संख्या की गणना करता है और जांचता है कि कुल या विषम संख्या है या नहीं। यदि समता बिट एक 0 (सम समता) है, तो डेटा फ़्रेम में 1 बिट का योग एक सम संख्या तक होना चाहिए। यदि समता बिट 1 (विषम समता) है, तो डेटा फ़्रेम में 1 बिट का योग एक विषम संख्या होना चाहिए। जब समता बिट डेटा से मेल खाता है, तो यूएआरटी जानता है कि ट्रांसमिशन त्रुटियों से मुक्त था। लेकिन अगर समता बिट 0 है, और कुल विषम है; या समता बिट 1 है, और कुल सम है, UART जानता है कि डेटा फ्रेम में बिट्स बदल गए हैं।

स्टॉप बिट्स

o डेटा पैकेट के अंत का संकेत देता है, भेजने वाला UART कम वोल्टेज से डेटा ट्रांसमिशन लाइन को कम से कम दो बिट अवधि के लिए उच्च वोल्टेज तक ले जाता है।

चरण 10: यूएआरटी संचरण के चरण

1. ट्रांसमिटिंग यूएआरटी डेटा बस से समानांतर में डेटा प्राप्त करता है:

चरण 11: इमेज ट्रांसमिटिंग यूएआरटी डेटा बस से समानांतर में डेटा प्राप्त करता है

चरण 12: 2. ट्रांसमिटिंग यूएआरटी डेटा फ्रेम में स्टार्ट बिट, पैरिटी बिट और स्टॉप बिट (ओं) को जोड़ता है:

चरण १३: ३. संपूर्ण पैकेट को प्रेषित UART से प्राप्त करने वाले UART तक क्रमिक रूप से भेजा जाता है। प्राप्त करने वाला UART पूर्व-कॉन्फ़िगर बॉड दर पर डेटा लाइन का नमूना लेता है:

चरण 14: 4. प्राप्त करने वाला UART डेटा फ़्रेम से प्रारंभ बिट, समता बिट और स्टॉप बिट को त्याग देता है:

चरण 15: 5. प्राप्त करने वाला UART सीरियल डेटा को वापस समानांतर में परिवर्तित करता है और इसे प्राप्त करने वाले छोर पर डेटा बस में स्थानांतरित करता है:

चरण 16: UARTS के लाभ और नुकसान

कोई संचार प्रोटोकॉल सही नहीं है, लेकिन यूएआरटी वे जो करते हैं उसमें बहुत अच्छे हैं। यह तय करने में आपकी सहायता करने के लिए यहां कुछ पेशेवर और विपक्ष हैं कि वे आपकी परियोजना की आवश्यकताओं के अनुरूप हैं या नहीं:

फायदे

केवल दो तारों का उपयोग करता है कोई घड़ी संकेत आवश्यक नहीं है त्रुटि जाँच के लिए अनुमति देने के लिए एक समता बिट है डेटा पैकेट की संरचना को तब तक बदला जा सकता है जब तक कि इसके लिए दोनों पक्षों को स्थापित किया जाता है अच्छी तरह से प्रलेखित और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि नुकसान

डेटा फ़्रेम का आकार अधिकतम 9 बिट तक सीमित है, एकाधिक स्लेव या एकाधिक मास्टर सिस्टम का समर्थन नहीं करता है प्रत्येक UART की बॉड दरें एक-दूसरे के 10% के भीतर होनी चाहिए इस श्रृंखला के भाग तीन पर जारी रखें, की मूल बातें इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के संचार के दूसरे तरीके के बारे में जानने के लिए I2C संचार प्रोटोकॉल। या यदि आपने पहले से नहीं किया है, तो भाग एक देखें, एसपीआई संचार प्रोटोकॉल की मूल बातें।

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