UART KARAKTER ZAMANLAMASI
UART, ortak bir saat olmadan nasıl veri alır?
Alıcı, zamanlamayı oluşturmak için geçerli bir başlangıç olayını kullanır; ardından kendi yerel saatiyle karakter bitlerini örnekler ve durdurma konumunu kontrol eder. Her iki uç noktanın ayarları uyumlu olmalıdır. Yeni bir karakter zamanlamayı yeniden hizalayabilir, ancak çerçeveleme kontrolleri veri bütünlüğünü veya uygulamanın başarılı çalıştığını kanıtlamaz. Bu basitleştirilmiş mantık diyagramları, konnektör gerilimlerini veya ürün ölçümlerini göstermez.
Başlangıç
Geçerli bir başlangıç olayı, yerel zamanlama referansını oluşturur.
Örnekleme
Kararlı bit aralıklarında örnekleme yapmak, geçişlerden kaçınmaya yardımcı olur.
Durdurma
Beklenen durdurma konumundaki düşük seviye, çerçeveleme hatasına işaret edebilir.
Her iki uçtaki baud hızını, veri bitlerini, pariteyi ve durdurma bitlerini kaydedin.
Yetkilendirilmiş bir testte mantık zamanlamasını ve alım hatalarını karşılaştırın.
Gerçek uygulama baytlarını ve mesajların yorumlanmasını kontrol edin.
Seçim ve doğrulama kontrol listesi — genişlet
| Kontrol | Neler teyit edilmeli | Nasıl doğrulanır |
|---|---|---|
| Arayüz | Elektriksel uyumluluk | Model belgelerini okuyun |
| Karakter | Zamanlama ve biçim uyumu | Her iki yapılandırmayı karşılaştırın |
| Uygulama | Baytlar ve mesajlar doğru | Bilinen örüntülerle yapılan testlerin kayıtlarını saklayın |
Seri uç noktalar ayrı bir saat hattını paylaşmaz; öyleyse alıcı, değişen bir sinyal içinde bir baytı nasıl tanımlar? Yanıtı başlangıç bitleri, durdurma bitleri ve her uç noktanın kendi zamanlaması sağlar. Bu süreci anlamak, küçük bir yapılandırma farkının neden bozuk karakterlere veya çerçeveleme hatalarına yol açabildiğini ve bir Ethernet bağlantısının neden doğru seri alımı kanıtlamadığını açıklar.
Elektriksel arayüzü karakter biçiminden ayırın
Endüstriyel ekipmanlar, RS232 veya RS485 üzerinden seri cihaz sunucularına ya da optik veri alıcı-vericilerine bağlanabilir. Bir arayüz alıcı-vericisi, hat sinyallerini yonganın işleyebileceği mantık sinyallerine dönüştürür. UART, seçilen karakter biçimine göre bitleri tek tek işler. UART, evrensel asenkron alıcı/verici anlamına gelir; asenkron çalışmada normalde ortak bir senkronizasyon saat hattı bulunmaz.
Bu çizimlerdeki yüksek ve düşük seviyeler, gerçek RS232 konnektör gerilimlerini veya RS485 iletkenlerinden herhangi birinin toprağa göre gerilimini değil, UART mantık durumlarını temsil eder. Arayüz türü, referans toprağı, diferansiyel kablolama ve cihaz sınırları ayrı ayrı kontrol edilmelidir. Mantık diyagramı bir kablolama kılavuzu değildir ve TTL pinleri uyumsuz bir arayüze doğrudan bağlanmamalıdır.
Alım yolu; hat alıcı-vericisi, UART alım mantığı, bayt tamponu ve uygulama olarak basitleştirilebilir. Bir sinyalin aşamalar arasında aktarılması, uygulamanın doğru bir iş kaydı aldığını göstermez. Veri ağa girmeden önce karakter alımının düzgün çalışması gerekir.
Çerçevenin hangi bölümleri uygulama verisi değildir?
Yaygın 8N1 biçiminde 8 sekiz veri bitini, N parite olmadığını ve 1 bir durdurma bitini belirtir. Bir karakter ayrıca bir başlangıç biti içerir; dolayısıyla sekiz uygulama veri biti, hattaki iletimin tamamını oluşturmaz. Başlangıç ve durdurma bitleri karakterleri düzenler; uygulama verilerine ek değerler olarak eklenmemelidir.
Yaygın, terslenmemiş mantık gösteriminde boşta durum yüksek, başlangıç biti düşük seviyededir ve durdurma biti yüksek seviyeye döner. Veriler genellikle en düşük anlamlı bit önce gönderilir; ancak çevre birimi seçenekleri farklılık gösterir ve her iki uç noktanın belgeleri birbiriyle uyumlu olmalıdır. D0 ile D7 arasındaki etiketler, sabit bir baytı veya bitişik bitler arasındaki zorunlu geçişleri değil, konumları belirtir.
Ardışık ve eşit veri bitleri hattın aynı durumda kalmasını sağlayabilir. Alıcı, sekiz biti saymak için geçişleri sayamaz. Ardışık bit aralıklarını değerlendirmek için başlangıç olayından sonraki zamanlamaya dayanır. Baud hızı ayarlarının eşleşmesi bu nedenle önemlidir.
Alım, boşta durumdan nasıl başlar?
UART girişini izler. Olası bir başlangıç geçişi algıladıktan sonra düşük seviyeyi kendi uygulamasının başlangıç koşullarına göre kontrol eder ve veri örneklemesini zamanlar. Kısa bir parazit darbesi otomatik olarak tam bir başlangıç biti sayılmaz. Filtreleme ve başlangıç doğrulaması çevre birimleri arasında farklılık gösterir; ekipmanların aynı iç mantığı kullandığı varsayılmamalıdır.
Başlangıç bitini, her karakterden önce verilen bir başlamaya hazır ol işareti olarak düşünün. Her iki uç nokta yaklaşık hız konusunda anlaşır; ardından alıcı, sırayla örnekleme yapmak için kendi yerel zamanlayıcısını izler. Bu benzetme, gerçekten sesli bir işaret gönderildiği veya sıradan bir UART'ın herhangi bir baud hızını otomatik olarak tanıdığı anlamına gelmez. Uyumlu yapılandırma yine de gereklidir.
Birçok UART aşırı örnekleme kullanır: iç örnekleme saatleri, bir bit aralığında birkaç kez çalışarak geçerli bir başlangıcın veya örnekleme konumunun belirlenmesine yardımcı olur. Bazıları birden fazla örneğe dayalı karar verir. Bu, kenar konumunun belirlenmesinde ve bozucu etkilere karşı yardımcı olabilir; ancak sınırsız hatayı tolere etmez. Bir yonganın örnekleme katsayısı, tüm FCTELE ürünleri için geçerli bir teknik özellik değildir.
Neden bitin ortasına yakın bir noktada örnekleme yapılır?
Bit sınırına yakın bir yerde sinyal geçiş halinde olabilir. Yayılma, kenar hızı ve giriş eşikleri, alıcının sinyali ne zaman yüksek veya düşük olarak değerlendirdiğini etkiler. Kararlı bir aralıkta örnekleme yapmak, bir kenarın hemen yanında örnekleme yapmaya göre yorumlamayı kolaylaştırır. Ortadaki noktalar kavramı açıklar; gerçek bir yonganın yalnızca bir kez veya her zaman tam geometrik merkezde örnekleme yaptığı iddiasında bulunmaz.
Verici ve alıcı ayrı yerel saatler kullanır. Bit süresi konusunda uyuşmazlarsa başlangıç onları hizalamış olsa bile öngörülen örnekleme konumları giderek kayabilir. Zamanlama farkları karakterin sonuna doğru daha belirgin hale gelebilir ve son veri biti veya durdurma biti yakınında bir örneğin yanlış aralığa denk gelmesine yol açabilir.
Kısa mesajların zaman zaman doğru alınması, güvenilir bir yapılandırmayı kanıtlamaz. Bazı bit örüntüleri sorunu gizlerken diğerleri ortaya çıkarabilir. Kabul testleri, terminalde okunabilen birkaç karakteri yeterli kanıt saymak yerine gerçek uygulama içeriğini ve kesintisiz iletimi kapsamalıdır.
Durdurma biti kontrolü bize ne söyleyebilir?
Yapılandırılmış veri bitlerinden ve varsa parite bitinden sonra alıcı, kendi uygulamasına göre durdurma konumunu kontrol eder. Beklenen durdurma durumu yerine düşük seviye görürse çerçeveleme hatası durumunu işaretleyebilir. Çerçeveleme hatası, alım biçimi kontrolünün başarısız olduğunu bildirir; hangi kablonun arızalı olduğunu belirlemez.
Uyumsuz baud hızı veya karakter biçimi, girişim ve anormal derecede uzun süren düşük seviye durumu benzer belirtiler oluşturabilir. Buna karşılık, çerçeveleme hatalarının bulunmaması verilerin doğru olduğunu kanıtlamaz: hatalı bir örnekleme, durdurma konumunda tesadüfen yüksek seviye görebilir. Veriler için yine de bütünlük veya uygulama kontrolleri gerekir. Durdurma biti ayrıca tam bir iş mesajının bitiş işareti değildir.
Hata bayraklarının karakterlere nasıl eşlik ettiği, sürücünün bunları atıp atmadığı ve yazılımın sayaçlara erişip erişemediği donanıma ve yazılıma bağlıdır. Uygulamanın hiçbir şey göstermemesi, hatta giriş olmadığını hemen kanıtlamaz; bir aşama hatalı karakterleri filtrelemiş olabilir. Durum bilgilerini bayt içerikleriyle birlikte saklayın.
Sonraki çerçeve zamanlamayı nasıl yeniden yakalayabilir?
Bir karakterden sonra alıcı, kendi kurallarına göre başka bir başlangıç olayı aramaya döner. Yeni ve geçerli bir başlangıç, alımın yeniden hizalanmasına olanak tanır. Sürekli iletimde karakterler arasında uzun bir sessiz aralık bulunması gerekmez; ancak yapılandırılmış karakter biçimi ve durdurma süresi gereklilikleri karşılanmalıdır.
Karakter bazında senkronizasyon, tüm veri alışverişini otomatik olarak düzeltmez. Bir karakter yanlış alınırsa uygulama protokolünün eksik, tekrarlanan veya bozulmuş baytları yine de ele alması gerekir. UART karakter sınırları, seri sunucunun ağ paketi sınırları ve uygulama mesajı sınırları birbirinden farklıdır. Durdurma biti eklemek, doğru mesaj ayrıştırmasının yerini tutamaz.
İnceleme için her iki uç noktanın baud hızını, veri bitlerini, paritesini, durdurma bitlerini ve arayüz türünü kaydedin; ardından yetkilendirilmiş koşullar altında dalga biçimlerini ve hata sayaçlarını gözlemleyin. Her seferinde tek bir değişkeni değiştirin ve değişiklikten önceki ve sonraki bilinen verileri karşılaştırın. Kritik üretim bağlantılarındaki parametre değişiklikleri, kontrolsüz deneme yanılma yerine bir bakım düzenlemesi gerektirir.
Aşamalar arasındaki kanıtları ilişkilendirin
Giriş dalga biçimi zaten anormalse elektriksel arayüzleri, kablolamayı ve girişimi araştırın. Dalga biçimi tanınabilir olduğu halde baytlar bozuluyorsa karakter biçimini, zamanlamayı ve örneklemeyi kontrol edin. Baytlar doğru olduğu halde uygulama başarısız oluyorsa tamponlamayı, ağ kapsüllemesini ve uygulamanın yorumlamasını inceleyin. Her aşamadaki kanıtlar, Ethernet anahtarlarını tekrar tekrar değiştirmekten daha yararlı bir yön gösterir.
FCTELE seri cihaz sunucuları ve veri iletim ürünleri, endüstriyel ekipmanları birbirine bağlar. Gerçek arayüzler ve yapılandırma olanakları, ilgili modelin belgelerine bağlıdır. Bu kılavuz, belirli bir ürünün iç devresini veya ölçülmüş toleransını değil, genel UART alımını açıklar ve doğrulanmamış bir azami hız belirtmez. Teslimat kanıtları; yapılandırmaları, test koşullarını, orijinal dalga biçimlerini ve uygulama doğrulamasını içermelidir.
Kaynaklar
TI: UART protokolüne ve hatalarına genel bakış; Microchip: asenkron alıcı örneği; FCTELE seri ağ geçidi ürün bilgileri. Genel çizimlerdir; ürün devresi veya tolerans ölçümleri değildir.
Çince teknik makaleden çevrilmiştir: Çince özgün makaleyi okuyun.
Sık sorulan sorular
UART mantık durumları, RS232 gerilimleriyle aynı mıdır?
Hayır. Hat alıcı-vericisi elektriksel sinyalleri dönüştürür; gerçek arayüz gerilimlerini ve kablolamayı ayrıca doğrulayın.
Çerçeveleme hatasının olmaması, verilerin doğru olduğunu kanıtlar mı?
Hayır. Veriler yanlış olsa bile durdurma örneği tesadüfen yüksek seviyede olabilir. Bütünlük ve uygulama kontrolleri yine de gereklidir.
Durdurma biti bir uygulama mesajını sonlandırır mı?
Hayır. Karakter biçiminin bir parçasıdır; mesaj sınırlarını uygulama protokolleri tanımlar.
Kapsam ve ek okumalar
Belirli bir cihaz devresi veya ölçülmüş tolerans değil, genel UART zamanlaması.
Seri iletişimde bayt kaçışlama ve mesaj çerçeveleme · Ethernet iletimi ve bakımı
