Was ist universal asynchronous receiver transmitter?

Universal Asynchronous Receiver Transmitter (UART)

Ein Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) ist ein Hardwaregerät, das für die serielle asynchrone Kommunikation verwendet wird. Es wandelt Daten zwischen paralleler Form, wie sie innerhalb eines Computers verwendet wird, und serieller Form, die für die Übertragung über eine Kommunikationsleitung geeignet ist.

Funktionsweise:

• Sender: Nimmt parallele Daten vom Computer entgegen und wandelt diese in einen seriellen Datenstrom um. Er fügt Start-, Stopp- und Paritätsbits (optional) hinzu, um die Datenübertragung zu steuern.
• Empfänger: Empfängt den seriellen Datenstrom und wandelt ihn wieder in parallele Daten um. Er entfernt die Start-, Stopp- und Paritätsbits und stellt die Daten dem Computer zur Verfügung.

Wichtige Merkmale:

• Asynchrone Kommunikation: Es wird kein Taktsignal zwischen Sender und Empfänger benötigt. Stattdessen werden Start- und Stoppbits verwendet, um die Datenübertragung zu synchronisieren. Mehr Infos zu Asynchroner%20Kommunikation.
• Serielle Datenübertragung: Die Daten werden bitweise über eine einzelne Leitung übertragen.
• Konfigurierbarkeit: Die Baudrate (Datenübertragungsgeschwindigkeit), die Anzahl der Datenbits, das Paritätsbit und die Anzahl der Stoppbits können konfiguriert werden.
• Vollduplex, Halbduplex und Simplex: UARTS können vollduplex (gleichzeitiges Senden und Empfangen), halbduplex (Senden oder Empfangen, aber nicht gleichzeitig) oder simplex (nur Senden oder nur Empfangen) betrieben werden. Mehr über Duplex findet man hier.

Anwendungen:

UARTs werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, darunter:

• Kommunikation mit Peripheriegeräten: z.B. serielle Drucker, Modems, GPS-Module, Bluetooth-Module.
• Kommunikation zwischen Mikrocontrollern: z.B. in eingebetteten Systemen.
• Konsolen-Schnittstellen: z.B. zur Steuerung und Überwachung von Geräten über eine serielle Schnittstelle.
• Sensordatenübertragung: Daten werden von Sensoren über serielle Verbindungen übertragen.

Wichtige Parameter:

• Baudrate: Die Anzahl der Bits pro Sekunde (bps), die übertragen werden. Sender und Empfänger müssen die gleiche Baudrate verwenden. Weitere Informationen zu Baudrate.
• Datenbits: Die Anzahl der Bits, die ein Datenwort enthalten. Typischerweise 5, 6, 7 oder 8 Bits.
• Paritätsbit: Ein optionales Bit zur Fehlererkennung. Es kann auf "even" (gerade), "odd" (ungerade), "mark" (gesetzt), "space" (gelöscht) oder "none" (keine Parität) eingestellt werden.
• Stoppbits: Ein oder zwei Bits, die das Ende eines Datenwortes kennzeichnen.

Vorteile:

• Einfache Implementierung
• Geringer Hardwareaufwand
• Weit verbreitet

Nachteile:

• Geringe Übertragungsgeschwindigkeiten im Vergleich zu anderen seriellen Kommunikationsprotokollen (z.B. SPI, I2C).
• Keine Fehlerkorrektur (nur Fehlererkennung durch Paritätsbit).
• Begrenzte Reichweite.

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