¿Qué pasará si no uso el controlador RS232 para UART?

El UART es el cerebro.

Su cerebro toma la información sin procesar recibida de la información sensorial de algún lugar y la convierte en algo que usted entiende y puede reaccionar. Cuando lees este texto, estás decodificando la información del código alfabético que son palabras y extrayendo significado de ella. Un UART hace algo similar con unos y ceros en una línea digital.

Utilizamos muchos métodos de comunicación para transmitir nuestra información humana a distancia. Cosas como este foro, internet o un sistema telefónico.

Cada método de comunicación tiene sus propios estándares que emplean para convertir la información del remitente a otra forma que se puede enviar a una cierta distancia y luego volver a convertir, ojalá sin errores, al final del receptor.

El estándar RS232 es uno de esos estándares. Define cómo se generará una señal para transmitirla a través de un par de cables y cómo se debe recibir esa señal en el otro extremo. Sin embargo, RS232 en sí mismo no tiene idea de lo que significa la señal en sí.

Históricamente, RS323 y UART se agruparon en el mismo significado ya que un puerto serie (que por cierto tiene su propio estándar por encima del resto) fue predominantemente un UART + RS232 durante muchas décadas. Sin embargo, es importante entender que la parte RS232 es simplemente una especificación de señal. De hecho, puede enviar cualquier señal digital a través de los niveles de señal RS232.

El UART emite y recibe señales digitales simples. Para distancias cortas, de pulgadas a un pie o menos, no necesita convertir a RS232 ni a ningún otro estándar de comunicación.

Al igual que dos personas que conversan en la misma sala, el rango de su voz suele ser bueno. Si desea hablar con su cónyuge en el trabajo al otro lado de la ciudad, necesita un teléfono o una computadora.

Un UART es un circuito lógico digital y utiliza niveles lógicos digitales para entrada y salida. Dependiendo de los chips lógicos en los que se encuentre su UART, este estándar lógico puede ser 5 V, 3.3 V, 1.8 V o cualquier otra cosa.

Los pines de salida UART tienen una unidad de corriente de salida relativamente débil. Los pines de entrada casi no tienen acondicionamiento de señal ni protección contra transitorios fuertes. Aunque pueden hacerlo, no están diseñados para conducir señales de cables o distancias de más de un par de pies.

En la práctica, la interfaz RS232 significa tres cosas: un protocolo de comunicaciones, un estándar para la señalización y un conjunto de pines que forman una interfaz de comunicaciones. Durante décadas, el hardware que implementa el protocolo de comunicaciones ha sido un UART. El conjunto completo de pines para comunicaciones estaba destinado a controlar un módem. Por lo tanto, incluso si existen en los puertos RS232 modernos con los que se encontrará, la mayoría de ellos no se usan, generalmente solo las señales de Transmitir datos (TXD) y Recibir datos (RXD) más Signal Ground (GND).

Así que lo principal que los controladores y receptores RS232 agregarán a su UART es el estándar de señalización.

Un controlador RS232 típico usa corrientes de excitación más altas y voltajes más altos que los estándares lógicos y la señalización bipolar: la lógica 0 es 3..15 V; la lógica 1 es -3 ..- 15 V. Estos se transportan mucho mejor en la distancia que un TTL. El búfer de entrada RS232 típico tiene protección contra ESD más un cierto rechazo de transitorios más fuertes a través de la baja resistencia de carga de las entradas presentes (en el orden de 2 K a GND). Se comunicarán a través de cientos de pies de cable, con la distancia negociada frente a la velocidad. Los datos de ejemplo para esto están disponibles en Internet.

Por lo tanto, debe considerar su aplicación y cuán ruidosa es la ruta de comunicaciones cuando selecciona entre las dos.

Estás confundiendo varias cosas distintas.

RS-232 es un estándar sobre cómo transmitir datos digitales en serie. Esta norma especifica los niveles de voltaje y polaridades, entre otras cosas. Los puertos COM de la PC, por ejemplo, se adhieren al estándar RS-232.

Un UART es un circuito digital que realiza la conversión hacia y desde la señalización en serie. Un solo UART generalmente maneja tanto las señales recibidas como las transmitidas. Las señales seriales de UART suelen ser niveles lógicos digitales normales y, por lo tanto, no son RS-232. También suelen estar invertidos de RS-232. Algo comúnmente conocido como "MAX 232" (después de una parte de Maxim popular) se usa a menudo para convertir entre las señales seriales de nivel lógico de un UART y los niveles de voltaje requeridos por RS-232. Dicho chip también realiza la función controlador de línea (ver más abajo).

Un controlador es una pieza de firmware o software que presenta las capacidades de hardware de un UART en una forma más abstracta, generalmente como una interfaz de procedimiento. Los controladores también manejan los detalles de la interfaz de UART particulares y presentan una interfaz más independiente del hardware para el resto del software.

Un controlador de línea es un circuito que produce los voltajes correctos en las impedancias correctas para impulsar una señal, generalmente destinada a recorrer una cierta distancia. En el caso de RS-232, el tipo de chips MAX 232 mencionado anteriormente es a menudo lo que se utiliza como controlador de línea.

El controlador RS232 está diseñado para ser un búfer que puede permitir que las señales se propaguen a través de un conjunto de cables entre dos dispositivos. Los niveles de voltaje emitidos en el extremo de transmisión son relativamente más altos que la salida UART típica y también son bipolares. La parte del receptor RS232 está diseñada para poder detectar las condiciones de marca y espacio de una señal recibida de amplitud relativamente baja. Este esquema permite una atenuación significativa de la señalización a través de los cables y aún así permite que las comunicaciones tengan lugar. La naturaleza bipolar de la señal en realidad es un beneficio para ayudar a poder detectar más fácilmente la señal recibida, incluso si hay algún cambio a nivel del suelo entre los dos equipos.

También tenga en cuenta que las definiciones de nivel de señal de su 3.3V UART probablemente no sean óptimas para enviar la señalización a través de un cable entre equipos separados. Las preocupaciones aquí se relacionarían con la impedancia de salida del controlador UART, los niveles de voltaje para alta y baja y los tiempos de subida y caída de la señal. Los umbrales de entrada del receptor UART y cualquier posible histéresis también serían consideraciones.

Las conexiones UART a UART en una sola placa o incluso entre dos tablas dentro de un equipo son bastante comunes. Ahorra el costo de la lista de materiales para situaciones donde los controladores y receptores para los niveles de señalización RS232 no son necesarios.

Los controladores y receptores RS232 estándar se invierten lógicamente en relación con la marca y los niveles de voltaje de espacio de los pines de entrada / salida de UART. Así es como se desarrolló la definición original. Entonces, si conecta UART a UART sin las partes del controlador y del receptor, los niveles de señalización en los cables serán niveles de voltaje opuestos a lo que sería un enlace de comunicaciones RS232 real.