U(S)ART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)

  • UART wird für allgemeine serielle Kommunikation über eine serielle Schnittstelle verwendet. Dies wird häufig bei Microprozessoren verwendet.

  • Die Kommunikation ist asynchron, dafür muss jedes Paket einzel durch den Identifikator (START Bit) synchronisiert werden.

  • Im Gegensatz zu SPI hat UART nur zwei Leitungen.

  • Die Sendefrequenz muss vor dem Verbindungsaufbau bekannt sein. Sender und Empfänger haben eine eigene CLK, die aber die gleiche Frequenz hat.

  • Paritymode (even / odd) muss ebenfalls vor dem Verbindungsaufbau bekannt sein.

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Protokoll

  • IDLE Zustand: HIGH
  • Bits werden auf der steigenden Flanke von CLK gelesen.

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  1. Leitung nach LOW ziehen
  2. 5-8 Datenbits senden (LSB first)
  3. Parity senden
    • Even / Gerade Parity: (Wenn Anzahl 1=gerade, dann parity = 0)
    • Odd / Ungerade Parity: (Wenn Anzahl 1=ungerade, dann parity = 1)
    • None => keine
    • mark => HIGH
    • space => LOW

Eigenschaften

Transmission Rate (Baud Rate)

Gibt an, wie viele Symbole pro Sekunde gesendet / empfangen werden sollen

Typische Werte sind:

  • 2400
  • 4800
  • 9600
  • 19200
  • 38400
  • 57600
  • 115200

Anzahl an Datenbits

  • 5
  • 6
  • 7
  • 8

Anzahl an stop bits

  • 1
  • 1.5
  • 2

Parity

  • none
  • mark (logic HIGH)
  • space (logic LOW)
  • even
  • odd

CPOL=0,CPHA=0

CPOL=0,CPHA=1

CPOL=1,CPHA=0

CPOL=1,CPHA=1

RS-485

  • Braucht 4 Leitungen, jeh zwei zum Senden / Empfangen
  • Signale auf den 2 Leitungen sind gegenseitig gespiegelt, was weniger anfällig zu noice (Fremdspannungen) auf Leitungen ist.

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I2C

  • Bidirektional 2 Wire
  • Mit CLK (SCL)
  • Daten werden auf SDA gesendet
  • Synchron, half duplex
  • Jedes Gerät auf dem Bus, hat eine einzigartige Adresse
  • Multi Master möglich

Protokoll

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1. START

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  1. SCL wird auf HIGH gezogen
  2. SDA wird nach unten gezogen
  3. 1 Bit=LOW wird auf SCL gesendet, damit wird der BUS in den BUSY Mode gesetzt.

2. Adresse + Richtung senden

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  • 7 Bits für die Slave Adresse

  • Richtung

    • 0: Write (Master -> Slave, Slave=Empfänger)
    • 1: Read (Slave -> Master, Master=Empfänger)

  • Nicht verwirren lassen, die Kästen auf SDA sagen jediglich, dass da ein Bit ist.

3. ACK von Slave

  • Der Slave zieht die SDA Leitung zu LOW.
  • Macht dies der Slave nicht, so wird die Kommunikation beendet (STOP)

4. Daten von Transmitter

  1. Der Sender gibt 1 Byte auf den Bus aus
  2. Der Empfänger sendet ein ACK Signal auf SDA
    • Der Sender kann erneut Daten senden
    • Sendet der Empfänger kein ACK, so schreibt der Sender auch keine weitere Daten mehr auf den SDA

STOP

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  1. Master zeiht SDA von LOW zu HIGH