Programação uart

Tipos de Programação UART

A programação do Transmissor/Receptor Assíncrono Universal (UART) é crucial para o modo como os dispositivos se comunicam entre si. Ao analisar os tipos de programação UART, é importante observar primeiro que todos os sistemas que usam UART devem primeiro sincronizar antes de poderem se comunicar. Cada tipo de programação desempenha um papel importante em como os dados são transmitidos e para quais aplicações eles são adequados.

• UART Padrão:

  Um UART Padrão envia bits de dados sem o sinal de relógio. Ele pode usar diferentes comprimentos para bits de parada e dados. O UART Padrão é flexível e pode usar muitas tensões de sinal. Exemplos desse tipo de UART são o ST16C550 e 16550.

• UART Low-DMA:

  Este tipo de UART pode controlar muitos dispositivos usando Acesso Direto à Memória (DMA). A vantagem do UART Low-DMA é que há menos software e tratamento de interrupções. Um exemplo de um UART Low-DMA é o 16954.

• Multi-Canal / Full-DMA

  Multi-Canal / Full-DMA suporta muitos canais e Acesso Direto à Memória total. Isso permite uma transferência de dados perfeita e simultânea sem atrasos. Um exemplo é o 16762, que é frequentemente usado em aplicações que exigem alta taxa de transferência de dados e precisam conectar vários dispositivos a um sistema host simultaneamente.

• UART de Alta Velocidade:

  O UART de Alta Velocidade pode transferir dados acima das velocidades convencionais. Sua rápida transferência de dados é útil para sistemas que precisam de altas taxas de transferência de dados. Um exemplo é o XCOR-16750, que pode ser usado em aplicações aeroespaciais.

• UART de Baixa Potência:

  Um UART de Baixa Potência usa muito pouca energia. É perfeito para dispositivos alimentados por bateria onde o baixo consumo de energia é crucial para preservar a vida útil da bateria. Um exemplo é o ST16C550, que é bom para aplicações embarcadas.

• UART Multi-Protocolo / IrDA / Modem:

  Multi-Protocolo / IrDA / Modem pode lidar com muitos protocolos de comunicação, incluindo Infrared Data Association (IrDA). Esses permitem que os dispositivos usem infravermelho para trocar dados e funcionam bem com outros métodos de comunicação como Bluetooth e WLAN. Um exemplo é o ST16850, comumente usado em dispositivos móveis, equipamentos de saúde e terminais de ponto de venda.

• UART RS-232 / RS-485 / RS-422:

  Os UARTs RS-232 / RS-485 / RS-422 são usados nos padrões RS-232, RS-485 ou RS-422. Cada padrão tem sua própria cablagem e tensão de sinal. O RS-232 é o mais popular e é usado para conectar modems e portas seriais. O RS-485 é frequentemente usado em aplicações industriais porque pode funcionar em longas distâncias. Um exemplo de um UART que funciona com esses padrões é o ST16C550, que pode ser usado em portas de comunicação e em aplicações embarcadas.

• Sinal Misto / Segurança:

  Esses tipos de UARTs possuem recursos especiais para proteger a segurança dos dados ao enviá-los. Prevenir que dados sejam interceptados ou hackeados é fundamental em aplicações médicas, militares e financeiras.

Função e características da programação UART

Além de diferentes modelos, alguns elementos típicos podem ser encontrados em todos os UARTs. Esses componentes avançam a capacidade do UART de enviar e receber informações seriais com alta confiabilidade.

• Registro de Deslocamento de Bits:

  Esta lista move bits de informação do registro de informação para transmissão ou do coletor para pacotes recebidos. O registro de deslocamento mantém os bits brevemente enquanto a correspondência é concluída. O número de bits que o registro de deslocamento mantém varia com o UART.

• Amostragem:

  O estado do pacote de informação deve ser mantido durante a transferência de informação. No entanto, a maquinaria UART pode experimentar diferentes estados devido a problemas de transmissão, como ruído ou tempo conflitante. O UART possui vários amostradores que testam o sinal de informação em intervalos regulares para superar esses problemas.

• Enquadramento:

  Um erro de enquadramento ocorre quando um bit de parada não está no nível normal após os bits de informação. Este erro pode surgir de um bit de parada que é muito alto ou baixo. O erro de enquadramento de bit ocorre quando há muitos ou poucos bits em um quadro. O enquadramento de bit UART e a correção de erros trabalham juntos para garantir que os bits sejam lidos corretamente.

• FIFO:

  Primeiro a entrar, primeiro a sair, ou FIFO, é um tipo de buffer de memória que armazena bits e bytes. FIFO prepara UART para armazenar e transportar informações com pouca travessura. Ele armazena um número específico de bits ou bytes, dependendo do modelo UART. Usando FIFO, o UART pode acumular um número específico de bits antes de movê-los.

• Controle do Modem:

  Com o controle do modem, o UART pode gerenciar a linha de transporte. Ele pode mudar automaticamente o nível de avaliação do sinal com relação à informação sendo enviada ou recebida. O UART pode solicitar dados do modem, permitindo que ele se una a diferentes dispositivos.

• Gerador de Taxa de Baud Programável:

  Os UARTs possuem um gerador de taxa de baud programável que calcula a velocidade de acordo com a solicitação. Ele produz os sinais de relógio para amostrar os bits de informação, e suas ações estão relacionadas ao relógio de referência. O gerador de taxa de baud produz os registros de deslocamento dos bits na velocidade indicada.

Cenários de programação UART

• Conectando um PC a um sistema embarcado

  O UART pode ajudar a conectar um PC a um sistema embarcado para permitir a transferência de dados para a configuração do sistema. Por exemplo, um usuário pode conectar um PC e um microcontrolador por meio de um cabo serial para carregar um programa para um produto que o engenheiro está projetando. Um emulador de terminal pode ser instalado no PC para visualizar dados enviados do microcontrolador, como leituras de sensores. O microcontrolador também pode enviar comandos para ajustar as configurações ou solicitar dados.

• Depurando Dados

  Durante a transmissão de dados, os sistemas embarcados podem apresentar erros ou comportamento inesperado. Um desenvolvedor pode conectar um PC com um cabo adaptador USB para UART e visualizar dados usando um emulador de terminal. Isso pode ajudá-lo a monitorar o sistema, detectar erros e simplificar a depuração.

• Comunicação do Módulo GPS

  Um módulo GPS pode fornecer informações de localização para um microcontrolador. O módulo GPS possui um UART que converte os sinais de protocolo para um formato serial que o microcontrolador pode entender. O microcontrolador pode enviar comandos por meio do UART para configurar parâmetros de taxa de baud ou solicitar dados de posição. O GPS também usa o UART para enviar dados para o MCU, como a posição atual ou a velocidade.

• Tecnologias Sem Fio

  Tecnologias sem fio como Wi-Fi ou Bluetooth usam comunicação de dados serial. O Wi-Fi usa comunicação UART para se conectar à internet e transmitir dados para um microcontrolador. Ele também converte protocolos Wi-Fi em um formato serial que o MCU pode entender. O microcontrolador pode enviar dados por meio do UART para configurar as configurações do Wi-Fi ou receber uma resposta a uma solicitação de dados. O Wi-Fi então usa seu UART para enviar dados como um URL da internet, que o MCU usa para navegar.

  O Bluetooth se comunica sem fio com outros dispositivos. Ele possui um UART que o ajuda a trabalhar com um sistema embarcado. O Bluetooth transforma seu protocolo de comunicação em um formato que o microcontrolador pode entender usando seu UART. Ele também usa seu UART para trocar dados com o MCU, como o dispositivo ao qual está conectado.

• Dispositivos como sensores podem se comunicar entre si vinculando seus UARTs. Um microcontrolador pode se vincular ao UART de um sensor, permitindo a troca de dados como leituras de temperatura ou pressão. O microcontrolador pode solicitar os dados de um sensor por meio de seu UART enviando sinais para o UART do sensor.

• Atualizações de Firmware

  A programação de atualização de firmware UART é essencial para atualizar um sistema embarcado. A atualização pode fornecer otimizações, novos recursos ou correções de erros. Durante o processo de atualização, um bootloader receberá os dados e os salvará na memória. Os bootloaders geralmente são pré-instalados em sistemas embarcados e são executados no UART. Eles permitem atualizações de firmware por meio de várias conexões, como USB, RS-232 ou conectando-se a outro dispositivo.

Como escolher a programação UART

• Compatibilidade do Dispositivo:

  Ao escolher um programador UART, certifique-se de que ele seja compatível com os dispositivos ou componentes que precisam ser programados. Considere fatores como níveis de tensão, conectores e protocolos de comunicação. Certifique-se de que o programador possa interagir com os dispositivos de destino por meio do UART (Transmissor/Receptor Assíncrono Universal) para programação.

• Software Amigável:

  Um bom software de programação é crucial para uma experiência fácil. Confira opções com interfaces de programação intuitivas e software fácil de usar que permitem que os usuários programem e modifiquem o firmware sem muita experiência técnica.

• Suporte para Atualização de Firmware:

  Os programadores UART podem precisar ser atualizados com o tempo para oferecer suporte a novos recursos, protocolos ou correções. Escolha marcas que oferecem suporte contínuo de atualização de firmware para que os usuários possam ficar atualizados e capazes de programar dispositivos futuros.

• Documentação e Suporte:

  Certifique-se de que o programador tenha documentação completa do usuário, guias de programação e recursos de solução de problemas para ajudar os usuários durante o procedimento de programação. Além disso, pense em fornecedores que oferecem bons serviços de suporte técnico para ajudar os usuários com quaisquer dúvidas ou desafios que enfrentem.

• Personalização e Desenvolvimento:

  Para usuários com necessidades específicas ou responsabilidades de desenvolvimento, flexibilidade e capacidade de programação são cruciais. Procure programadores que permitam a personalização dos procedimentos de programação e o desenvolvimento de aplicações de programação suplementares.

• Comunidade e Ecossistema:

  Leve em consideração o ecossistema ao redor do programador, que inclui ferramentas extras, bibliotecas e comunidades de usuários. Um ecossistema e uma comunidade saudáveis podem oferecer recursos extras, acelerar o desenvolvimento e fornecer conhecimento compartilhado para ajudar os usuários a aprender e resolver dificuldades mais rapidamente.

• Testes e Verificação:

  Recursos de teste e verificação são essenciais para garantir o sucesso da programação de firmware. Esses recursos permitem que os usuários testem e confirmem o firmware programado em dispositivos de destino para garantir o funcionamento correto antes da implantação.

• Ferramentas de Desenvolvimento:

  Se os usuários precisarem de mais do que apenas o recurso de programação, considere programadores que vêm com ferramentas de desenvolvimento integradas. Essas ferramentas podem incluir soluções de depuração, opções de depuração de hardware para monitorar o processo de programação e ambientes de desenvolvimento para auxiliar os usuários na construção e otimização do firmware antes de programá-lo em dispositivos de destino.

• Custo-Efetividade:

  Avalie o valor fornecido por diferentes programadores UART em relação ao orçamento. Ao examinar a custo-efetividade, considere não apenas os custos iniciais, mas também quaisquer custos contínuos associados a atualizações de firmware, manutenção ou desenvolvimento.

P&R

P1: O que é UART?

R1: O Transmissor/Receptor Assíncrono Universal é hardware que converte dados paralelos em seriais. É vital para a comunicação serial. Ele pode enviar e receber dados e funciona com um sinal, não um relógio.

P2: Qual é o propósito do UART?

R2: O propósito do UART é enviar e receber dados seriais entre dois dispositivos. Ele converte os dados do dispositivo transmissor para que possam ser enviados para o dispositivo receptor.

P3: Qual é a diferença entre USART e UART?

R3: A principal diferença entre USART e UART é que UART apenas transmite e recebe dados serialmente, enquanto USART pode transmitir e receber dados serial e paralelamente. Além disso, o USART pode funcionar com relógios de modo síncrono e assíncrono, enquanto o UART funciona apenas no modo assíncrono sem relógio.

P4: Quais dispositivos usam UART?

R4: Alguns dos dispositivos comuns que usam UART incluem Modems, receptores GPS, sistemas de alarme, interfaces RS-232, periféricos de computador e dispositivos Bluetooth.