Двухпроводная схема обмена позволяет передавать биты между устройствами на расстоянии до 15 метров без синхронизации. Скорость варьируется от 9600 до 115200 бод, при этом ошибки контролируются битами четности.
Асинхронная передача начинается со стартового бита, за которым следуют 5-9 бит данных. Стоп-бит завершает пакет, формируя стандартный формат 8N1. Такой подход исключает необходимость в тактовой линии, упрощая разводку плат.
В промышленных контроллерах этот метод используют для подключения датчиков, терминалов и программируемых реле. Интерфейс встречается в RFID-считывателях, кассовых аппаратах и медицинских приборах, где важна помехоустойчивость.
Как передаются данные без тактового сигнала
Асинхронный последовательный интерфейс использует две линии: передатчик (TX) и приемник (RX). Скорость обмена задается бодрейтом – от 9600 до 115200 бит/с. Стартовый бит обозначает начало пакета, за ним следуют 5–9 бит данных, опциональный бит четности и 1–2 стоп-бита.
Конфигурация параметров
Для корректной связи настройте идентичные параметры на обоих устройствах:
- Скорость: 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 бит/с
- Биты данных: 8
- Контроль четности: нет
- Стоп-биты: 1
Где используют асинхронную передачу
Модули GPS, Bluetooth-адаптеры и микроконтроллеры обмениваются информацией через этот интерфейс. В промышленности его применяют для подключения датчиков температуры, давления и RFID-считывателей. Для увеличения расстояния до 1.2 км применяют преобразователи RS-485.
Как устроена передача данных: биты, старт-стоп и скорость
Передача начинается с низкого уровня сигнала – стартового бита, который синхронизирует приёмник. Далее идут 5–9 бит данных, младший бит (LSB) передаётся первым. Завершает кадр стоповый бит (высокий уровень), который может занимать 1, 1.5 или 2 такта.
- Стартовый бит – всегда 0, длится 1 такт.
- Данные – 7 или 8 бит (реже 5, 6, 9).
- Чётность – опциональный бит для контроля ошибок (even, odd, none).
- Стоповый бит – 1, 1.5 или 2 такта высокого уровня.
Скорость (бодрейт) задаётся генератором тактовой частоты. Распространённые значения: 9600, 19200, 38400, 115200 бод. Погрешность тактирования не должна превышать 2–3%, иначе возможны ошибки.
- Выберите бодрейт, поддерживаемый обоими устройствами.
- Настройте одинаковые параметры: биты данных, чётность, стоп-биты.
- Проверьте уровни сигналов (3.3 В или 5 В).
Пример временной диаграммы для 8N1 (8 бит, без чётности, 1 стоповый бит):
- Старт: 0.
- Данные: биты 0–7 (LSB first).
- Стоп: 1.
Где используется UART: от микроконтроллеров до промышленных устройств
Встроенные системы и микроконтроллеры
Взаимодействие между чипами в одной плате часто реализуется через последовательный интерфейс. Например, STM32 и AVR обмениваются данными с датчиками (термометрами, гироскопами) без сложных схем. Скорость обычно 9600–115200 бод, реже до 1 Мбод для быстрых модулей.
Периферийные устройства
Через этот интерфейс подключают GPS-модули (NEO-6M), Bluetooth-адаптеры (HC-05) и RFID-считыватели. Для стабильной связи важно согласовать уровни напряжения: 3.3 В или 5 В, используя преобразователи типа MAX3232.
В промышленности интерфейс интегрируют в ЧПУ, PLC-контроллеры (Siemens S7-1200) и сенсорные панели. Длина линии достигает 15 метров при скорости 19200 бод, экранированные кабели снижают помехи.
