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UART (Transmisor receptor asíncrono universal) es un protocolo ampliamente utilizado para la comunicación entre hardware de computadora y periféricos. El núcleo de su principio de funcionamiento es enviar y recibir los datos a transmitir bit a bit y en orden.
La estructura del paquete de datos del protocolo de comunicación UART es única y delicada, lo que garantiza una transmisión precisa de los datos. Cada paquete de datos consta de un bit de inicio, una trama de datos, un bit de paridad y un bit de parada. El bit de inicio es responsable de marcar el inicio de la transmisión de datos, lo cual se expresa como una señal de "0" lógico, cuando no hay transmisión de datos, la línea mantiene un estado de nivel alto, es decir, un "1" lógico.
La trama de datos es la parte central del paquete de datos, después del bit de inicio. El número de bits de datos se puede seleccionar entre 5 y 8, comenzando la transmisión desde el bit más bajo. Si no se utilizan bits de paridad, la longitud de la trama de datos puede alcanzar los 9 bits para adaptarse a los requisitos de datos de diferentes longitudes.
El bit de paridad se establece para garantizar la exactitud de la transmisión de datos. Al agregar este bit, el número total de "1" es par para paridad par e impar para paridad impar. Si el extremo receptor detecta que los bits de paridad no son los esperados, puede significar que hubo un error en los datos durante la transmisión.
Finalmente, el bit de parada marca el final de todo el paquete. Puede tener 1, 1,5 o 2 bits de altura. Además de servir como indicador de finalización, el bit de parada también desempeña un papel en la calibración del reloj, ayudando al extremo receptor a analizar los datos con precisión.
En aplicaciones prácticas, los procesos de envío y recepción de UART están estrechamente relacionados. Al enviar datos, la línea primero está en estado inactivo, es decir, en nivel alto. Después de recibir el comando de envío, la línea primero bajará un bit de datos durante un tiempo T y luego enviará los datos en orden de bit bajo a bit alto. Después de enviar los datos, el bit de paridad y el bit de parada se enviarán inmediatamente para completar el envío de una trama de datos.
Al recibir datos, la línea también está inactiva. Cuando se detecta el flanco descendente de la línea (es decir, el cambio de alto potencial a bajo potencial), significa que los datos han comenzado a transmitirse. El extremo receptor recibirá datos desde el bit bajo al bit alto de acuerdo con la velocidad en baudios acordada. Una vez recibidos los datos, se recibirán y se comprobará la exactitud de los bits de paridad. Si la verificación es correcta, el extremo receptor notificará al dispositivo posterior que se prepare para recibir los datos o los almacene en la memoria caché.
En resumen, el protocolo de comunicación UART, con su estructura única de paquetes de datos y su riguroso principio de funcionamiento, garantiza la precisión y confiabilidad de los datos durante la transmisión y es un puente importante para la comunicación entre el hardware de la computadora y los periféricos.
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