سریال پورت چیست؟

سریال پورت

سریال پورت یک میکروکنترلر یک رابط ارتباطی حیاتی است که تبادل اطلاعات بین میکروکنترلر و دستگاه‌های خارجی مانند سنسورها، نمایشگرها و سایر میکروکنترلرها را امکانپذیر می‌کند. در این مقاله، اصول اولیه سریال پورت میکروکنترلر، عملکردهای آن و ملاحظات عملی برای استفاده موثر از آن را بررسی خواهیم کرد.

سریال پورت چیست؟

پورت سریال که به نام UART (گیرنده-فرستنده ناهمزمان ) نیز شناخته می شود، یک رابط سخت افزاری است که امکان ارتباط سریال بین میکروکنترلر و دستگاه های خارجی را فراهم می کند. برخلاف ارتباطات موازی، که در آن چندین بیت به طور همزمان از طریق چندین سیم منتقل می‌شوند، ارتباط سریال داده‌ها را یک بیت ، یک بیت  در یک زمان خاص از طریق یک سیم یا یک جفت سیم منتقل می‌کند.

اجزای اصلی یک سریال پورت:

فرستنده (Tx):

فرستنده وظیفه تبدیل داده های موازی از میکروکنترلر به یک جریان داده سریال برای انتقال از طریق پورت سریال را بر عهده دارد.

گیرنده (Rx):

گیرنده جریان داده سریال ورودی را برای پردازش توسط میکروکنترلر به داده های موازی تبدیل می کند.

Baud Rate Generator ( نرخ ارسال داده):

مولد Baud Rate سرعت ارتباط یا Baud Rate را تنظیم می کند که در آن داده ها از طریق پورت سریال ارسال و دریافت می شوند. نرخ ارسال داده  تعداد بیت های ارسال شده در ثانیه را نشان می دهد.

انواع ارتباط سریال:

دو نوع اصلی از پروتکل های ارتباطی سریال وجود دارد که معمولاً با پورت های سریال میکروکنترلر استفاده می شود:

ارتباط سریال ناهمزمان:

در ارتباط سریال ناهمزمان، داده ها بدون نیاز به سیگنال ساعت مشترک بین فرستنده و گیرنده منتقل می شوند. در عوض، هر بایت داده با بیت های شروع و پایان همراه است تا مرزهای آن مشخص شود
چارچوب داده ارتباط سریال ناهمزمان به دلیل سادگی و انعطاف پذیری آن به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد و از ارتباط بین دستگاه هایی با سرعت های ساعت و زمان بندی متفاوت پشتیبانی می کند.

ارتباط سریال همزمان:

در ارتباطات سریال همزمان، داده ها با استفاده از یک سیگنال ساعت مشترک بین فرستنده و گیرنده منتقل می شوند. این سیگنال ساعت همگام سازی دقیق زمان بین دستگاه ها را تضمین می کند و امکان انتقال سریعتر داده ها و ارتباطات کارآمدتر در فواصل طولانی را امکانپذیر می کند. پروتکل های ارتباطی سریال همزمان متداول شامل SPI (رابط محیطی سریال) و I2C (مدار یکپارچه) است.

ملاحظات عملی:

هنگام کار با پورت سریال میکروکنترلر، جنبه های عملی زیر را در نظر بگیرید:

پیکربندی سخت افزار:

مطمئن شوید که پین ​​های پورت سریال (Tx و Rx) میکروکنترلر به درستی به پین ​​های مربوطه دستگاه خارجی متصل شده اند. به سطوح ولتاژ، سطوح منطقی و قطب های سیگنال توجه کنید تا به دستگاه ها آسیب نرسد. به عنوان مثال : بپین های RX و TX هر دستگاه متناسب با میکروکنترلر بکار رفته در آن میباشند. بنابراین RX از یک دستگاه باید به TX یک دستگاه دیگر متصل شود و بالعکس و پین GND هر دو دستگاه یا میکرکنترلر نیز باید به هم وصل شوند

Baud Rate Selection:

بر اساس الزامات برنامه و قابلیت های میکروکنترلر و دستگاه خارجی، نرخ داده مناسبی را برای ارتباط سریال انتخاب کنید. نرخ‌های باود بالاتر سرعت انتقال داده‌های سریع‌تری را ممکن می‌سازد، اما ممکن است به زمان‌بندی دقیق‌تر و یکپارچگی سیگنال نیاز داشته باشد. نرخ داده می‌تواند در حدود هر مقدار انتخابی در درون برنامه باشد. فقط باید  هر دو دستگاهی ( یا میکروکنترلری ) که میخواهند با یکدیگر داده ای تبادل نمایند  سرعت ارسال شان باید یکسان باشد . یکی از رایج‌ترین نرخ‌های باند، به‌ویژه برای موارد ساده که سرعت خیلی مهم نیست، 9600 بیت در ثانیه است. دیگر نرخ داده های استاندارد 1200، 2400، 4800، 19200، 38400، 57600 و 115200 هستند.

قالب بندی داده ها:

فرمت قاب داده (تعداد بیت های داده، بیت برابری و بیت های پایان) را با توجه به پروتکل ارتباطی مورد استفاده و الزامات دستگاه خارجی پیکربندی کنید. از یکسان بودن پیکربندی و تنظیمات در قاب بندی داده ها بین فرستنده و گیرنده اطمینان حاصل کنید تا از خراب شدن یا ارسال نادرست داده ها جلوگیری شود.

مدیریت خطا:

برای اطمینان از صحت عملیات و قابلیت اطمینان داده ها در طول ارتباط سریال، مکانیسم های تشخیص خطا ( parity checking ) و تصحیح خطا (checksum verification) در نظر گرفته و استفاده نمایید . با اجرای استراتژی های بازیابی خطا و مکانیسم های گزارش خطا، خطاهای  پیش آمده ارتباطی را بصورت ویژه کاهش دهید .

در پایان مطلب ” سریال پورت چیست؟ ”  میتوان ادعا نمود که پورت سریال میکروکنترلر یک رابط ارتباطی همه کاره است که امکان تبادل کارا و خوب داده بین میکروکنترلرها و دستگاه های خارجی را فراهم می کند. با درک اصول اولیه پروتکل های ارتباط سریال، پیکربندی سخت افزار و ملاحظات عملی، توسعه دهندگان می توانند از قدرت سریال پورت  برای ایجاد سیستم های قوی و کارآمد برای طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده کنید.