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Der serielle UART , USART bzw. [[RS232]]
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Als UART wird der Teil eines µC oder Computers bezeichnet, der eine asynchrone serielle Datenübertragung erlaubt.  
 
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USART heißt '''"Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter"'''
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UART heißt '''"Universal Asynchronous serial Receiver and Transmitter"'''
 
UART heißt '''"Universal Asynchronous serial Receiver and Transmitter"'''
  
Der UART ist eine Einrichtug, die es ermöglicht, seriell (= auf einer Leitung) Daten zu übertragen. Der UART ist praktisch wie die RS232-Schnittstelle, nur, dass sie mit TTL-Pegel (Siehe: TTL Pegel ) arbeitet. Dieses 'Problem' lässt sich sehr einfach mit einem MAX232 (o.ä.) von MAXIM beheben. Der MAX232 ist ein Pegelwandler, der die benötigten Pegelspannungen für dir RS232 auf einem Chip erzeugt, und die TTL Pegel des UART direkt umwandelt. Der MAX232 hat keine Potentialtrennung.
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Die wichtigste Anwendung sind Schnittstellen wie [[RS232]] oder [[RS485]].
 
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Die Signale direkt am µC sind dabei (fast immer) noch CMOS- (bzw. TTL) Pegel. Direkt angeschlossen werden darf also eine RS232 oder ähnliches in der Regel nicht. Für die verschiedenen Schnittstellen gibt es passende Treiber/Reciever ICs wie MAX232 für RS232, MAX485 für RS485, und viele andere.  Für kurze Strecken, z.B. auf einer Platine können die UART Signale direkt mit Logikpegel benutzt werden. Man hat dann aber halt keine RS232 Schnittstelle, sondern eine serielle Verbindung mit CMOS Pegeln.  
NICHT direkt an RS232 anschließen! Die arbeitet nämlich mit +12V (=HIGH = 0) und -12V (= LOW = 1).
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Die bidirektionale UART benötigt 2 Daten-Leitungen und natürlich GND:  
 
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Den UART gibt es (bezogen auf den AVR von ATMEL) einmal als asynchron, d.h. ohne separate Taktleitung, und auch als synchron, hierzu wird allerdings zur Synchronisierung eine separate Taktleitung notwendig.
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Der serielle UART benötigt 2 Daten-Leitungen:  
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* "TxD" (Tranceive Data = Daten Senden)
 
* "TxD" (Tranceive Data = Daten Senden)
 
* "RxD" (Receive Data = Daten Empfangen)
 
* "RxD" (Receive Data = Daten Empfangen)
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Die Übertragungsgeschwindigkeit wird in Baud angeben. Obwohl über die Register zahlreiche Baudraten einstellbar sind, so haben sich gewisse Baudraten als Standard etabliert. Bei RS232 für Controlleranwendungen ist das sehr oft 9600 Baud. 
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Baudrate  Bitlänge
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300 Baud  3,33 ms
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2400 Baud  417 µs
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9600 Baud  104 µs
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38400 Baud 26,04 µs
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Für ein Datenbyte werden 1 Startbit, die 8 Datenbits und 1-2 Stopbits übertragen. Das 2. Stopbit ist je nach Ausführung der UART nötig, wenn der Sender etwas schneller ist als der Empfänger. Mit einem Stopbit entsprechen 9600 Baud gerade 960 Bytes pro Sekunde, weil 10 Bits für 1 Byte an Daten übertragen werden.
  
Bei synchroner Übertragung (USART) kommt eben erwähnte Taktleitung dazu.
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Damit eine asynchrone Übertragung funktioniert, müssen Sender und Empfänger die gleiche (oder wenigstens fast) Geschwindigkeit benutzen.  Für die üblichen Datenpakete von 10 (Roh-)Bits kann eine Abweichung bis etwa 4% gerade noch gehen. Für eine sichere Übertragung sollte die Geschwindigkeit aber besser (2%) stimmen, damit etwas Reserve für Laufzeitfehler und ähnliches da ist. Die Anforderungen sind so, dass es mit dem internen Takt der meisten µCs oft geht, aber nicht immer zuverlässig. Um die RS232-Standart Baudraten (besonders die höheren) genau zu erreichen, gibt es spezielle Quarze mit krummen Frequenzen wie: 3.6864 MHz, 7.3728 MHz, 11.0592 MHz.
  
 
Einsatzzwecke:
 
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* Kommunikation mit dem PC
 
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* Kommunikation unter Roboter-On-Board-(Sub)Systemen
 
* Kommunikation unter Roboter-On-Board-(Sub)Systemen
* Datenübertragung
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* Datenübertragung per IR
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* Bootloader
  
Der UART wird gerne zur Daten-Ausgabe auf dem PC eingesetzt. Hierzu benötigt man am PC ein [[Terminalprogramm]]. Man kann so auch leicht im eigenen Code Fehler suchen, indem man sich an den Problemstellen Variablen über den UART ausgeben lässt. (Debuggen)
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Der UART wird gerne zur Daten-Ausgabe auf dem PC eingesetzt. Hierzu benötigt man am PC ein [[Terminalprogramm]]. Man kann so auch leicht im eigenen Code Fehler suchen, indem man sich an den Problemstellen Variablen über den UART ausgeben lässt (Debuggen).
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Besonders für niedrige Baudraten kann die UART beim µC auch in Software realisiert werden.
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Bei vielen der AVR Controllern gibt es die Erweiterung, '''USART''' = "Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter". Bei den PIC Controllern wird die ähnliche  Erweiterung EUSART genannt.
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Die UART ist hier ergänzt um die Fähigkeit einer synchronen Datenübertragung.
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Vor allem als [[SPI]]-Master ist die USART gut geeignet. Bei synchroner Übertragung kommt eine Taktleitung (XCK) dazu und man ist entsprechend nicht mehr auf einen genauen Takt beim Sender und Empfänger angewiesen.
  
Die Übertragungsgeschwindigkeit wird in Baud angeben. Obwohl über die Register zahlreiche Baudraten einstellbar sind, so haben sich gewisse Baudraten als Standard etabliert. Bei Controlleranwendungen ist das sehr oft 9600 Baud. 
 
  
Baudrate  Bitlänge
 
300 Baud  3,33 ms
 
2400 Baud  417 µs
 
9600 Baud  104 µs
 
38400 Baud 26,04 µs
 
  
 
''Artikel von tobimc''
 
''Artikel von tobimc''
  
 
==Siehe auch==
 
==Siehe auch==
* [[Terminalprogramm]]
 
 
* [[Terminals]]
 
* [[Terminals]]
* [[RS485]]
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* [[RS232]]
 
* [[Software-UART mit avr-gcc]]
 
* [[Software-UART mit avr-gcc]]
 
* [[UART mit avr-gcc]]
 
* [[UART mit avr-gcc]]

Aktuelle Version vom 1. August 2011, 21:00 Uhr

Als UART wird der Teil eines µC oder Computers bezeichnet, der eine asynchrone serielle Datenübertragung erlaubt.

UART heißt "Universal Asynchronous serial Receiver and Transmitter"

Die wichtigste Anwendung sind Schnittstellen wie RS232 oder RS485. Die Signale direkt am µC sind dabei (fast immer) noch CMOS- (bzw. TTL) Pegel. Direkt angeschlossen werden darf also eine RS232 oder ähnliches in der Regel nicht. Für die verschiedenen Schnittstellen gibt es passende Treiber/Reciever ICs wie MAX232 für RS232, MAX485 für RS485, und viele andere. Für kurze Strecken, z.B. auf einer Platine können die UART Signale direkt mit Logikpegel benutzt werden. Man hat dann aber halt keine RS232 Schnittstelle, sondern eine serielle Verbindung mit CMOS Pegeln. Die bidirektionale UART benötigt 2 Daten-Leitungen und natürlich GND:

  • "TxD" (Tranceive Data = Daten Senden)
  • "RxD" (Receive Data = Daten Empfangen)

Die Übertragungsgeschwindigkeit wird in Baud angeben. Obwohl über die Register zahlreiche Baudraten einstellbar sind, so haben sich gewisse Baudraten als Standard etabliert. Bei RS232 für Controlleranwendungen ist das sehr oft 9600 Baud.

Baudrate   Bitlänge 
300 Baud   3,33 ms 
2400 Baud  417 µs 
9600 Baud  104 µs 
38400 Baud 26,04 µs 

Für ein Datenbyte werden 1 Startbit, die 8 Datenbits und 1-2 Stopbits übertragen. Das 2. Stopbit ist je nach Ausführung der UART nötig, wenn der Sender etwas schneller ist als der Empfänger. Mit einem Stopbit entsprechen 9600 Baud gerade 960 Bytes pro Sekunde, weil 10 Bits für 1 Byte an Daten übertragen werden.

Damit eine asynchrone Übertragung funktioniert, müssen Sender und Empfänger die gleiche (oder wenigstens fast) Geschwindigkeit benutzen. Für die üblichen Datenpakete von 10 (Roh-)Bits kann eine Abweichung bis etwa 4% gerade noch gehen. Für eine sichere Übertragung sollte die Geschwindigkeit aber besser (2%) stimmen, damit etwas Reserve für Laufzeitfehler und ähnliches da ist. Die Anforderungen sind so, dass es mit dem internen Takt der meisten µCs oft geht, aber nicht immer zuverlässig. Um die RS232-Standart Baudraten (besonders die höheren) genau zu erreichen, gibt es spezielle Quarze mit krummen Frequenzen wie: 3.6864 MHz, 7.3728 MHz, 11.0592 MHz.

Einsatzzwecke:

  • Kommunikation mit dem PC
  • Kommunikation unter Roboter-On-Board-(Sub)Systemen
  • Datenübertragung per IR
  • Bootloader

Der UART wird gerne zur Daten-Ausgabe auf dem PC eingesetzt. Hierzu benötigt man am PC ein Terminalprogramm. Man kann so auch leicht im eigenen Code Fehler suchen, indem man sich an den Problemstellen Variablen über den UART ausgeben lässt (Debuggen).

Besonders für niedrige Baudraten kann die UART beim µC auch in Software realisiert werden.


Bei vielen der AVR Controllern gibt es die Erweiterung, USART = "Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and Transmitter". Bei den PIC Controllern wird die ähnliche Erweiterung EUSART genannt.

Die UART ist hier ergänzt um die Fähigkeit einer synchronen Datenübertragung. Vor allem als SPI-Master ist die USART gut geeignet. Bei synchroner Übertragung kommt eine Taktleitung (XCK) dazu und man ist entsprechend nicht mehr auf einen genauen Takt beim Sender und Empfänger angewiesen.


Artikel von tobimc

Siehe auch

WebLinks


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