ارتباط سریال یا پروتکل USART چیست؟

پروتکل ارتباط سریال چیست؟

برای معرفی ارتباط سریال باید ابتدا تعریفی از روش های انتقال اطلاعات داشته باشیم. روش های انتقال اطلاعات را میتوان به دو شکل:

  1. سری
  2. موازی

تقصیم بندی کرد.در مقایسه بین این 2 روش میتوان گفت که روش انتقال موازی به علت انتقال n بیت اطلاعات در یک لحظه ، سرعت آن نسبت به سریال که فقط در یک لحظه فقط یک بیت را انتقال می دهد بیشتر است.

همچنین برای فواصل طولانی استفاده از روش موازی به علت تعدد سیم های ارتباطی ، دارای هزینه ی بالاتری است.بنابراین در فواصل طولانی انتقال اطلاعات به روش سریال مناسب تر است.

ارتباط بین فرستنده و گیرنده در روش ارتباط سریال :

بطور کلی سه روش ارتباط بین فرستنده و گیرنده در ارتباط سریال قابل بررسی می باشد:

1. روش یک طرفه ساده یا simplex :

    در این روش، اطلاعات فقط در یک جهت انتقال می یابند.مانند ارسال داده به چاپگر.

2. روش نیم دو طرفه یا half duplex :

در این روش ، اطلاعات می توانند، در دو جهت انتقال یابند . اما در هر لحظه فقط یک جهت امکان پذیر است.

ازاین روش از ارسال اطلاعات در ارتباط سریال ، در برخی از میکروکنترلر ها مانند خانواده 8051 استفاده شده است.

روش های ارسال اطلاعات در ارتباط سریال
3. روش دو طرفه یا full duplex :

در این روش اطلاعات در یک لحظه در هر دو جهت انتقال می یابد.از این روش انتقال در ارتباط سریال میکروکنترلرهای AVR استفاده شده است.

روش های مختلف ارسال سریال:

برای روش های انتقال سریال 2 روش کلی وجود دارد.

1.    انتقال سریال به روش سنکرون یا همزمان:

در این روش، انتقال اطلاعات بین دو سیستم ، به ازای هر پالس ساعت ، یک بیت ارسال میشود . بطوری که فرستنده همزمان با ارسال اطلاعات، پالس ساعت را نیز ارسال می کند و گیرنده به کمک پالس ساعت که از فرستنده ارسال شده  ، خود را تنظیم و همزمان می کند تا از روی خط داده ، اطلاعات را به درستی بردارد.

میکروکنترلرهای AVR ، دارای 2 حالت ارتباط سریال همزمان می باشند.
الف) ارتباط سریال سنکرون یا همزمان Master :

در این حالت پالس های همزمانی توسط خود میکروکنترلر (روی پایه ی XCK ) تولید و به عنوان پالس ساعت از میکرو (فرستنده) به گیرنده ، همراه و همزمان با اطلاعات فرستنده می شود تا گیرنده به وسیله آن خودش را تنظیم کند.
ب) ارتباط سریال سنکرون یا همزمان Slave :

در این حالت میکروکنترلر نقش گیرنده را بر عهده دارد و پالس های همزمانی که از فرستنده ارسال شده است ، ازطریق پایه ی XCK دریافت میشود.

2.    انتقال سریال به روش آسنکرون یا غیر همزمان:

در این روش ، یک کاراکتر همراه با بیت توازن ، یک بیت پایانی و یک بیت شروع جمعا به تعداد 10 بیت فرستاده میشود. لازم به ذکر است که تمام بیت های حاوی اطلاعات مفید نیستند!

در حقیقت فقط هشت بیت حاوی این اطلاعات می باشند، بیت توازن نشان می دد که آیا اطلاعات بطور صحیح دریافت شده یا خیر. بیت های شروع و پایان ، بجای سیگنال ساعت که به همراه اطلاعات ارسال نمیشود، بکار گرفته میشوند. در عوض فرض می شود که اطلاعات با فرکانسی در محدوده 10% فرکانس از پیش تعریف شده ارسال میشود.

هنگام دریافت اطلاعات ، در مد آسنکرون بدلیل آنکه هیچ پالس ساعتی با اطلاعات فرستاده نمی شود، باید با دقت خاص دریافت نمود. برای این کار ، اطلاعات را با یک بیت شروع و به دنبال آن اطلاعات اصلی ، بیت توازن و در انتها بیت پایانی ارسال می شوند.گیرنده خود را با جستحو برای یک بیت شروع همزمان می کند.

برای این کار از رشته اطلاعات نمونه برداری شده تا یک منطق صفر به دست آید، بعد از آن نیمی از زمان یک بیت سپری شده تا مجددا از آن نمونه برداری میشود. اطلاعات نمونه برداری شده در یک رجیستر انتقالی جمع شده تا به صورت یک بایت اطلاعات موازی درآید.سپس با بررسی بیت توازن ، بررسی خطاها و بیت پایانی آزمایش می گردد.

اگر بیت پایانی موجود باشد، اطلاعات قابل قبول است و در غیر این صورت یک خطای قالب بندی نشان داده خواهد شد. خطای قالب بندی معمولا در صورتی اتفاق می افتد که اطلاعات با نرخ انتقال (Baud Rate) اشتباه دریافت گردد.(که در شرایط عادی نباید اتفاق بیوفتد)

حمیدرضا مودت

یک مهندس الکترونیک ، علاقه مند به یاد دادن و یاد گرفتن پیرامون دانش برق و الکترونیک

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *