UART – Universal Asynchronous Receiver Transmitter
Oggi voglio spiegarti come funziona l’UART, un componente fondamentale per la comunicazione seriale nei sistemi elettronici. UART, abbreviazione di Universal Asynchronous Receiver Transmitter, è un circuito che permette la comunicazione diretta tra due dispositivi senza bisogno di un clock esterno condiviso.
Cos’è esattamente l’UART?
L’UART è un’interfaccia hardware usata per trasmettere e ricevere dati seriali in modo asincrono, cioè senza sincronizzazione temporale rigida tra i dispositivi. Questo significa che i dati sono inviati un bit alla volta, con un protocollo preciso per capire quando inizia e finisce ogni pacchetto di dati.
Come funziona l’UART?
- Inizio trasmissione: L’UART manda un bit di start (start bit) che indica l’inizio del pacchetto dati.
- Invio dati: Seguono i bit dati, generalmente 8 bit, che rappresentano il carattere o il valore da trasmettere.
- Parità (opzionale): Un bit di controllo per verificare errori, può essere usato o no a seconda della configurazione.
- Stop bit: Indica la fine del pacchetto, permette al ricevitore di riconoscere la fine e prepararsi al prossimo dato.
Quindi, il ricevitore aspetta il bit di start, poi legge i dati al ritmo del baud rate configurato, controlla la parità se presente, e riconosce lo stop bit. Se tutto va bene, i dati sono corretti e utilizzabili.
Parametri chiave dell’UART
Esempio pratico di comunicazione UART
Immagina di voler far parlare un microcontrollore con un sensore esterno tramite UART. Prima di tutto, devi settare lo stesso baud rate su entrambi (ad esempio 9600 bps). Quando il sensore invia i dati, l’UART del microcontrollore riceve un pacchetto che potrebbe essere così:
- Start bit = 0
- Dati = 8 bit, ad esempio
01001101(che corrisponde alla lettera ‘M’) - Parità = nessuna
- Stop bit = 1
Il microcontrollore riconosce questo pacchetto e interpreta i dati come ‘M’. Così è possibile leggere valori di sensori, comandi, o semplici messaggi.
Devi sapere che l’UART non gestisce più dispositivi sulla stessa linea contemporaneamente, perché è un sistema punto a punto. Se vuoi più dispositivi, devi usare altri protocolli come SPI o I2C.
Inoltre, l’assenza di clock esterno significa che devi fare attenzione alla configurazione del baud rate. Se i due dispositivi non sono sincronizzati, i dati arrivano corrotti o persi.
La semplicità dell’UART lo rende molto popolare in elettronica embedded, usato in moduli Bluetooth, GPS, moduli GSM e tanto altro. Quando ti serve una comunicazione semplice e affidabile senza complicazioni hardware, UART è la risposta.
Domani vedremo come funziona il protocollo SPI, un’interfaccia seriale sincrona che permette di collegare più dispositivi con una comunicazione più veloce e complessa rispetto all’UART.
