Модуль последовательного обмена UART

ЦАП на основе таймера в режиме ШИМ

2.5 Контроллеры последовательного ввода/вывода

Только самые простые маловыводные МК не имеют портов последовательного обмена. Обычно МК содержат от 1 до 3 контроллеров последовательного ввода/ вывода. Задачи, решаемые средствами модуля контроллера последовательного ввода/вывода, могут быть разделены на три группы:

Связь встраиваемой МП- системы с системой управления верхнего уровня – компьютером или программируемым контроллером. Наиболее часто для этих целей используются интерфейсы RS-232C и RS-485.

Связь с внешними по отношению к МК периферийными ИС встраиваемой МП- системы, а также с датчиками физических величин с последовательным выходом. Для этих целей используются интерфейсы SPI, I²C, а также нестандартные протоколы обмена.

Интерфейс связи с локальной сетью в мультимикропроцессорных системах. В системах с малым числом МК (до пяти) используют сети на основе интерфейсов I²C, SPI, 1- Wire, RS-485 с собственными сетевыми протоколами. В более сложных системах все более популярным становится протокол CAN.

С точки зрения инженера- схемотехника эти интерфейсы последовательной связи отличаются режимом передачи данных (синхронный или асинхронный), форматом кадра (число бит в посылке при передаче байта полезной информации) и диаграммами сигналов на линиях (уровни сигналов и положение фронтов при переключениях). Напротив, число линий, по которым происходит передача в последовательном коде, обычно равно двум (I²C, RS-232C, RS-485) или трем (SPI). Последнее позволяет проектировать модули контроллеров последовательного обмена таким образом, чтобы с их помощью на аппаратном уровне можно было бы реализовать несколько типов последовательных интерфейсов. При этом физические уровни сигналов, характерные для каждого типа интерфейса, получают с помощью специальных ИС – приемопередатчиков, конверторов, трансиверов.

Для различных типов встроенных контроллеров последовательного обмена сложился стандарт "де-факто" – модуль UART (Universal Asynchronous Receiver and Transmitter). В переводе с английского UART – универсальный асинхронный приемопередатчик. Однако большинство модулей UART, кроме асинхронного режима обмена, способны также реализовать режим синхронной передачи данных. Поэтому более правильным с точки зрения терминологии было бы называть эти модули USART (Universal Synchronous/ Asynchronous Receiver and Transmitter) – универсальный синхронно-асинхронный приемопередатчик. Иногда этот модуль называют SCI (Serial Communication Interface). Следует отметить, что модуль типа SCI обычно реализует только режим асинхронного обмена, т.е. его функциональные возможности уже по сравнению с модулями типа UART. Однако бывают и исключения. Протоколы интерфейсов локальных сетей на основе МК (I²C и CAN) отличает более сложная логика работы. Поэтому контроллеры CAN интерфейса всегда выполняются в виде самостоятельного модуля.

Модуль UART в максимальной конфигурации обычно реализует два типа протокола обмена в асинхронном режиме (кадр длиною в 10 или 11 бит) и два типа протокола в синхронном режиме (трехпроводный полнодуплексный или двухпроводный полудуплексный обмен).