UARTs

UARTs steht für Universal Asynchronous Receiver/Transmitter. Es handelt sich um ein Gerät oder Modul in einem integrierten Schaltkreis, das Daten von einer synchronen seriellen oder einer parallelen Schnittstelle in eine asynchrone serielle Schnittstelle für die Verwendung bei Signalstandards wie RS232 umwandelt. Der synchrone Bus wird an ein System mit zentraler Recheneinheit (CPU) angebracht und das UARTs empfängt und sendet Daten vom und an diesen lokalen Bus und zwischenspeichert sie im UARTs. Die Puffer enthalten die Daten, die entweder vom asynchronen Bus empfangen wurden oder an den asynchronen Bus gesendet werden sollen. Um die Datenübertragung zu vereinfachen, verfügen die meisten UARTs sowohl im Empfangs- als auch im Sendepfad über FIFO-Puffer. Multiple UARTs in einem gemeinsamen Gehäuse werden als DUARTs bezeichnet. Ein UARTs wird als universal bezeichnet, da es sich um eine sehr beliebte Lösung für Verbindungen handelt, in den meisten digitalen Systemen verfügbar ist, und eine Vielzahl von Aufgaben in Kommunikationsschnittstellen ausführen kann. Es ist asynchron, da es kein digitales Taktsignal erfordert, um kodiert oder dekodiert zu werden. Datenwörter werden durch Start- und Stoppbits aus konfigurierbaren Eigenschaften formatiert. Diese werden vom Empfänger erkannt, der den Bitstrom synchronisiert und die Daten wiederherstellt. Datenwörter werden als Bits gesendet, die als Signalebenen kodiert werden. Die angeschlossenen UARTs müssen konfiguriert werden, um mit der gleichen Datenübertragungsrate zu arbeiten. Dies wird als Baud-Rate (Bd) bezeichnet und steht für die Gesamtübertragungsgeschwindigkeit der Kommunikation einschließlich der formatierenden Overheads. Ein UARTs muss einen internen Taktgeber besitzen, der mit einer sehr viel höheren Frequenz arbeitet als die Bitperiode. Der Eingabestrom wird von diesem Taktgeber abgetastet, um die Formatierungsbits und den 1 oder 0 Status der Übertragung in der Mitte jeder Bitperiode zu bestimmen. Wenn ein Wort gesendet oder empfangen wurde, wird normalerweise ein Signal an den Mikroprozessor gesendet, um anzuzeigen, dass dies stattgefunden hat. Alternativ dazu überwacht ein Softwaretreiber regelmäßig die Datenebenen in den FIFOs und die Übertragungsdaten zwischen UARTs und CPU-System entsprechend dem jeweiligen FIFO-Pufferstatus. Das nennt man Polling. UARTs können Überlauf, Unterlauf, Übereinstimmung und Formatierungsfehler zur CPU erkennen. Sie können außerdem Unterbrechungen der Kommunikation erkennen, wo der Datenstrom stoppt. UARTs werden für langsamere serielle Kommunikationsschnittstellen verwendet, wie z.B. langsame Steuerdatenkommunikation zwischen Subsystemen oder Paketdaten von und zu Modems. Typische Datenraten sind 1200, 2400, 4800, 9600, 19,2k, 38,4k und 153,6k Baud, es werden jedoch auch andere Raten unterstützt.