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USART Universal Synchronous-Asynchronous Receiver/Transmitter
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Serial and UART Tutorial Tutorial sobre Comunicações Seriais e UART
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Many of the designations used by manufacturers and sellers to distinguish their products are claimed as trademarks. Where those designations appear in this document, and the FreeBSD Project was aware of the trademark claim, the designations have been followed by the <quote>™</quote> or the <quote>®</quote> symbol. Many of the designations used by manufacturers and sellers to distinguish their products are claimed as trademarks. Where those designations appear in this document, and the FreeBSD Project was aware of the trademark claim, the designations have been followed by the <quote>™</quote> or the <quote>®</quote> symbol.
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This article talks about using serial hardware with FreeBSD. Este artigo fala sobre o uso de hardware serial com o FreeBSD.
The UART: What it is and how it works A UART: O que é e como funciona
<emphasis>Copyright © 1996 Frank Durda IV <email></email>, All Rights Reserved. 13 January 1996.</emphasis> <emphasis> Copyright © 1996 Frank Durda IV <email> </email>, Todos os direitos reservados. 13 de Janeiro de 1996. </emphasis>
The Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) controller is the key component of the serial communications subsystem of a computer. The UART takes bytes of data and transmits the individual bits in a sequential fashion. At the destination, a second UART re-assembles the bits into complete bytes. O controlador UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) é o componente chave do subsistema de comunicação serial de um computador. O UART pega bytes de dados e transmite os bits individuais de forma seqüencial. No destino, um segundo UART reúne os bits em bytes completos.
Serial transmission is commonly used with modems and for non-networked communication between computers, terminals and other devices. A transmissão serial é comumente usada com modems e para comunicação entre computadores, terminais e outros dispositivos sem rede.
There are two primary forms of serial transmission: Synchronous and Asynchronous. Depending on the modes that are supported by the hardware, the name of the communication sub-system will usually include a <literal>A</literal> if it supports Asynchronous communications, and a <literal>S</literal> if it supports Synchronous communications. Both forms are described below. Existem duas formas primárias de transmissão serial: Síncrona e Assíncrona. Dependendo dos modos suportados pelo hardware, o nome do subsistema de comunicação geralmente incluirá um <literal>A</literal> se ele suportar comunicações assíncronas, e um <literal>S</literal> se ele suportar Comunicações síncronas. Ambas as formas são descritas abaixo.
Some common acronyms are: Algumas siglas comuns são:
UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter UART Universal Asynchronous Receiver/Transmitter
USART Universal Synchronous-Asynchronous Receiver/Transmitter USART Universal Synchronous-Asynchronous Receiver/Transmitter
Synchronous Serial Transmission Transmissão Serial Síncrona
Synchronous serial transmission requires that the sender and receiver share a clock with one another, or that the sender provide a strobe or other timing signal so that the receiver knows when to <quote>read</quote> the next bit of the data. In most forms of serial Synchronous communication, if there is no data available at a given instant to transmit, a fill character must be sent instead so that data is always being transmitted. Synchronous communication is usually more efficient because only data bits are transmitted between sender and receiver, and synchronous communication can be more costly if extra wiring and circuits are required to share a clock signal between the sender and receiver. A transmissão serial síncrona requer que o emissor e o receptor compartilhem um clock entre si, ou que o remetente forneça um sinal estroboscópico ou outro sinal de tempo para que o receptor saiba quando deve <quote>ler</quote> o próximo bit dos dados. Na maioria das formas de comunicação serial síncrona, se não houver dados disponíveis em um dado instante para transmitir, um caractere de preenchimento deve ser enviado para que os dados sejam sempre transmitidos. A comunicação síncrona é geralmente mais eficiente, pois somente os bits de dados são transmitidos entre o emissor e o receptor, e a comunicação síncrona pode ser mais cara se fios e circuitos extras forem necessários para compartilhar um sinal de relógio entre o emissor e o receptor.
A form of Synchronous transmission is used with printers and fixed disk devices in that the data is sent on one set of wires while a clock or strobe is sent on a different wire. Printers and fixed disk devices are not normally serial devices because most fixed disk interface standards send an entire word of data for each clock or strobe signal by using a separate wire for each bit of the word. In the PC industry, these are known as Parallel devices. Uma forma de transmissão síncrona é usada com impressoras e dispositivos de disco fixo em que os dados são enviados em um conjunto de fios enquanto um clock ou strobe é enviado em um fio diferente. Impressoras e dispositivos de disco fixo normalmente não são dispositivos seriais porque a maioria dos padrões de interface de disco fixo envia uma palavra inteira de dados para cada sinal de clock ou de strobe usando um fio separado para cada bit da palavra. Na indústria de PCs, esses são conhecidos como dispositivos paralelos.
The standard serial communications hardware in the PC does not support Synchronous operations. This mode is described here for comparison purposes only. O hardware de comunicação serial padrão no PC não suporta operações síncronas. Este modo é descrito aqui apenas para fins de comparação.
Asynchronous Serial Transmission Transmissão Serial Assíncrona
Asynchronous transmission allows data to be transmitted without the sender having to send a clock signal to the receiver. Instead, the sender and receiver must agree on timing parameters in advance and special bits are added to each word which are used to synchronize the sending and receiving units. A transmissão assíncrona permite que os dados sejam transmitidos sem que o emissor tenha que enviar um sinal de relógio ao receptor. Em vez disso, o remetente e o receptor devem concordar com os parâmetros de tempo de antecedência e bits especiais são adicionados a cada palavra, os quais são usados para sincronizar as unidades de envio e recebimento.
When a word is given to the UART for Asynchronous transmissions, a bit called the "Start Bit" is added to the beginning of each word that is to be transmitted. The Start Bit is used to alert the receiver that a word of data is about to be sent, and to force the clock in the receiver into synchronization with the clock in the transmitter. These two clocks must be accurate enough to not have the frequency drift by more than 10% during the transmission of the remaining bits in the word. (This requirement was set in the days of mechanical teleprinters and is easily met by modern electronic equipment.) Quando uma palavra é dada ao UART para uma transmissão assíncrona, um bit chamado "Start Bit" é adicionado ao início de cada palavra que deve ser transmitida. O Start Bit é usado para alertar o receptor de que uma palavra de dados está prestes a ser enviada e para forçar o clock do receptor a sincronizar-se com o clock do transmissor. Estes dois clocks devem ser precisos o suficiente para não ter um desvio de frequência em mais de 10% durante a transmissão dos bits restantes na palavra. (Esse requisito foi definido nos dias das teleimpressoras mecânicas e é facilmente atendido pelos equipamentos eletrônicos modernos.)
After the Start Bit, the individual bits of the word of data are sent, with the Least Significant Bit (LSB) being sent first. Each bit in the transmission is transmitted for exactly the same amount of time as all of the other bits, and the receiver <quote>looks</quote> at the wire at approximately halfway through the period assigned to each bit to determine if the bit is a <literal>1</literal> or a <literal>0</literal>. For example, if it takes two seconds to send each bit, the receiver will examine the signal to determine if it is a <literal>1</literal> or a <literal>0</literal> after one second has passed, then it will wait two seconds and then examine the value of the next bit, and so on. Após o Start Bit, os bits individuais da palavra de dados são enviados, com o Bit Menos Significativo (LSB) sendo enviado primeiro. Cada bit na transmissão é transmitido exatamente pelo mesmo período de tempo que todos os outros bits, e o receptor <quote>olha</quote> para o fio aproximadamente na metade do período atribuído a cada bit para determinar se o bit é um <literal>1</literal> ou um <literal>0</literal>. Por exemplo, se forem necessários dois segundos para enviar cada bit, o receptor examinará o sinal para determinar se é um <literal>1</literal> ou um <literal>0</literal> após ter passado um segundo, ele esperará dois segundos e examinará o valor do próximo bit, e assim por diante.
The sender does not know when the receiver has <quote>looked</quote> at the value of the bit. The sender only knows when the clock says to begin transmitting the next bit of the word. O remetente não sabe quando o receptor <quote>olhou</quote> para o valor do bit. O remetente só sabe quando o clock diz para começar a transmitir o próximo bit da palavra.
When the entire data word has been sent, the transmitter may add a Parity Bit that the transmitter generates. The Parity Bit may be used by the receiver to perform simple error checking. Then at least one Stop Bit is sent by the transmitter. Quando toda a palavra de dados foi enviada, o transmissor pode adicionar um Bit de Paridade que o transmissor gera. O Bit de Paridade pode ser usado pelo receptor para executar uma verificação de erros simples. Então pelo menos um Stop Bit é enviado pelo transmissor.
When the receiver has received all of the bits in the data word, it may check for the Parity Bits (both sender and receiver must agree on whether a Parity Bit is to be used), and then the receiver looks for a Stop Bit. If the Stop Bit does not appear when it is supposed to, the UART considers the entire word to be garbled and will report a Framing Error to the host processor when the data word is read. The usual cause of a Framing Error is that the sender and receiver clocks were not running at the same speed, or that the signal was interrupted. Quando o receptor recebeu todos os bits na palavra de dados, ele pode verificar os bits de paridade (tanto o remetente quanto o receptor devem concordar se um bit de paridade deve ser usado), e então o receptor procura um Stop Bit. Se o Stop Bit não aparecer quando é suposto aparecer, o UART considera a palavra inteira como ilegível e irá relatar um Framing Error para o processador do host quando a palavra de dados é lida. A causa comum de um Framing Error é que os clocks do emissor e do receptor não estavam sendo executados na mesma velocidade ou que o sinal foi interrompido.
Regardless of whether the data was received correctly or not, the UART automatically discards the Start, Parity and Stop bits. If the sender and receiver are configured identically, these bits are not passed to the host. Independentemente de os dados terem sido recebidos corretamente ou não, o UART descarta automaticamente os Bits de Start, Paridade e Stop. Se o emissor e o receptor forem configurados de forma idêntica, esses bits não serão passados ​​para o host.
If another word is ready for transmission, the Start Bit for the new word can be sent as soon as the Stop Bit for the previous word has been sent. Se outra palavra estiver pronta para transmissão, o Start Bit da nova palavra pode ser enviado assim que o Stop Bit da palavra anterior for enviado.
Because asynchronous data is <quote>self synchronizing</quote>, if there is no data to transmit, the transmission line can be idle. Como os dados assíncronos são <quote>auto-sincronizados</quote>, se não houver dados para transmitir, a linha de transmissão pode ficar inativa.
Other UART Functions Outras funções UART


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