UART: Universal Asynchronous Receiver-Transmitter
A comunicação serial assíncrona desempenha um papel crucial na troca de dados entre dispositivos eletrônicos. Um componente fundamental nesse processo é o UART, que representa "Universal Asynchronous Receiver-Transmitter." O UART é responsável por possibilitar a comunicação entre dispositivos de forma eficiente, sem a necessidade de um sinal de relógio para sincronização. Neste artigo, exploraremos em detalhes o que é o UART, seus componentes e configurações essenciais.
Composição de um UART
O UART, geralmente um circuito integrado individual ou parte de um, é composto por diversos componentes fundamentais:
Gerador de Relógio
Um múltiplo da taxa de bits é gerado para permitir a amostragem dos dados no meio de cada período de bit. Esse gerador de relógio garante a sincronização adequada entre os dispositivos em comunicação.
Registradores de Deslocamento
Os registradores de deslocamento de entrada e saída são componentes-chave do UART. Eles são usados para armazenar os dados que estão sendo transmitidos ou recebidos. Esses registradores são acompanhados por buffers de transmissão/recepção ou FIFO (First-In, First-Out), que ajudam a gerenciar o fluxo de dados, garantindo que a comunicação ocorra de maneira eficiente.
Controle de Transmissão/Recepção
O UART possui circuitos de controle que determinam quando começar a transmitir ou receber dados. Esses circuitos garantem que a comunicação ocorra de maneira ordenada, evitando conflitos durante a transmissão e recepção.
Lógica de Controle de Leitura/Escrita
A lógica de controle de leitura/escrita é fundamental para permitir a leitura e escrita eficiente de dados nos registradores de deslocamento. Ela garante que os dados sejam processados de maneira adequada.
Função Principal do UART
A principal função do UART é converter dados entre formas serial e paralela. Isso significa que o UART pega bytes de dados e transmite os bits individuais sequencialmente. No destino, outro UART é usado para reverter esse processo, reconstruindo os bits em bytes completos.
Configurações Essenciais
Para que a comunicação serial assíncrona funcione corretamente, várias configurações precisam ser as mesmas no lado transmissor e receptor. Essas configurações incluem:
Nível de Tensão
Para garantir que os níveis elétricos sejam compatíveis e que não haja problemas de comunicação devido a diferenças de tensão.
Taxa de Transmissão
A taxa de transmissão determina a velocidade com que os dados são enviados e recebidos. Essa configuração deve ser a mesma em ambos os dispositivos para evitar erros de transmissão.
Bit de Paridade
A configuração do bit de paridade define se um bit adicional é usado para verificação de erros durante a transmissão. Essa configuração precisa ser idêntica em ambos os dispositivos para garantir a integridade dos dados.
Tamanho dos Bits de Dados
Especifica o número de bits em cada caractere de dados. Essa configuração deve ser a mesma em ambas as extremidades da comunicação.
Tamanho dos Bits de Parada
Indica o número de bits de parada que marcam o final de cada caractere transmitido. A configuração do tamanho dos bits de parada deve coincidir entre os dispositivos.
Controle de Fluxo
O controle de fluxo pode ser configurado para gerenciar o fluxo de dados, evitando sobrecargas no buffer do receptor. Certificar-se de que essa configuração seja a mesma em ambos os lados é crucial para evitar problemas de comunicação.
Modos de Comunicação
A comunicação serial assíncrona pode ocorrer em três modos distintos:
Simplex
Nesse modo, a comunicação ocorre em uma única direção, sem a capacidade de o dispositivo receptor enviar informações de volta ao dispositivo transmissor. É utilizado em cenários unidirecionais.
Full Duplex
No modo full duplex, ambos os dispositivos podem enviar e receber dados simultaneamente. Essa configuração permite uma comunicação bidirecional contínua.
Half Duplex
No modo half duplex, os dispositivos se revezam na transmissão e recepção. Embora permita a comunicação bidirecional, não ocorre simultaneamente, com um dispositivo transmitindo enquanto o outro recebe, e vice-versa.
Conclusão
O UART desempenha um papel fundamental na comunicação serial assíncrona, permitindo a troca de informações de forma eficiente e flexível, sem depender de um sinal de relógio para sincronização. Sua versatilidade o torna uma escolha valiosa em uma ampla gama de dispositivos e sistemas, desempenhando um papel crucial na transferência de dados em computadores, microcontroladores, sistemas automotivos e muito mais. Como componente essencial na eletrônica moderna, o UART continua a ser um elemento vital na interconexão de dispositivos eletrônicos.
