Протокол UART, рассчитанный на передачу данных между компьютерами и периферийными устройствами, широко используется в различных сферах техники и электроники. Он был разработан в 1960-х годах и стал одним из самых популярных и простых способов связи между устройствами.
Протокол UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) основан на асинхронной передаче данных, что означает отсутствие общего временного сигнала или тактовой частоты между отправителем и приемником. Вместо этого данные передаются побитово с использованием стартового и стопового битов.
С другой стороны, протокол RS232 (Recommended Standard 232) является стандартом интерфейса передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами. RS232 также работает в асинхронном режиме передачи данных, но отличается от протокола UART своими электрическими характеристиками.
Протокол RS232 применяется в случаях, когда требуется более высокая скорость передачи данных и большая длина кабеля. RS232 использует более низкие уровни напряжения, чем UART, что обеспечивает более надежную передачу на большие расстояния. Однако, RS232 требует использования специальных конвертеров уровня сигнала для взаимодействия с устройствами, работающими на уровне UART.
Особенности протокола UART
Основные особенности протокола UART:
- Асинхронная передача данных: UART не требует наличия внешнего синхросигнала для согласования передачи данных между отправителем и приемником. Он использует встроенные в себя стартовый бит и стоповые биты для определения начала и конца каждого байта данных.
- Простота реализации: Протокол UART — один из самых простых протоколов последовательной связи. Он не требует сложной логики и относительно прост в реализации, что делает его широко применяемым и удобным для использования в различных системах.
- Низкая скорость передачи данных: При использовании протокола UART скорость передачи данных обычно ограничена до нескольких мегабит в секунду. Это является одним из основных недостатков протокола, особенно при сравнении с более современными протоколами, такими как USB или Ethernet.
- Поддержка различных форматов данных: UART поддерживает передачу данных в различных форматах, включая 7 или 8 бит данных, бит четности (паритетный бит) и один или два стоповых бита. Это позволяет настраивать протокол для передачи данных в соответствии с требованиями конкретной системы.
- Ограниченное расстояние передачи: По умолчанию, расстояние передачи по протоколу UART ограничено до нескольких метров из-за использования RS232 уровней напряжения. Однако, существуют специальные устройства и технологии, позволяющие передавать данные на значительно большее расстояние.
Протокол UART по-прежнему широко используется во многих системах и устройствах, таких как микроконтроллеры, GPS-навигаторы, модемы, а также для программирования и отладки электронных устройств.
Сравнение протоколов UART и RS232
Физический интерфейс: RS232 использует уровни напряжения от -3 до -25 вольт для представления логического «0» и от +3 до +25 вольт для представления логической «1». В то время как UART может использовать различные физические интерфейсы, такие как TTL или CMOS, где напряжение «0» может быть от 0 до 0.8 вольта, а напряжение «1» — от 2.2 до 5 вольт.
Скорость передачи данных: RS232 поддерживает различные скорости передачи данных, от 75 бит/с до 115 200 бит/с и выше. UART также поддерживает различные скорости передачи данных, но они могут быть более ограничены физическим интерфейсом, с которым он используется.
Сигнальные линии: RS232 использует различные сигнальные линии для передачи данных, такие как TX (передача) и RX (прием), а также линии управления, такие как RTS (запрос на отправку), CTS (готовность к отправке), DTR (управление данными) и DSR (готовность данных). UART обычно использует только две линии — TX и RX.
Синхронность передачи данных: RS232 является асинхронным протоколом передачи данных, что означает, что данные передаются без тактового сигнала. UART также может работать в асинхронном режиме, но также может быть настроен для работы в синхронном режиме, где передача данных синхронизируется по тактовому сигналу.
Расстояние передачи данных: RS232 предназначен для передачи данных на большие расстояния, до 15 метров, с использованием специальных соединительных кабелей. UART рассчитан на передачу данных на меньшие расстояния, обычно до 10 метров.
Программное обеспечение: Оба протокола не предоставляют собственного программного обеспечения и требуют драйверы для работы с компьютером.
Применение: RS232 преимущественно используется для подключения компьютеров к периферийным устройствам, таким как модемы, принтеры и сканеры. UART часто используется в микроконтроллерах и встроенных системах, где он обеспечивает простое и надежное соединение между периферийными устройствами и контроллерами.
В итоге, протокол RS232 и протокол UART имеют свои особенности и предназначены для разных целей, и выбор между ними зависит от конкретных требований и характеристик системы.