UART（非同期シリアル通信）の説明
UART（非同期シリアル通信）と
RS232Cについて簡単に説明します。
目次
1. UARTの概要
2. UARTの説明
1) 信号接続
2) 通信速度
3) データフォーマット
a) データ 1byte の構成
b) データの例
c) パリティありの場合の、データ 1byte の構成
4) 信号線のレベル
a) CMOSレベル
b) RS232Cレベル
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1. UARTの概要
UARTは Universal Asynchronous Receiver Transmitter の頭文字をとったもので、
非同期シリアル通信と呼ばれます。
シリアル通信とは、一本の信号線でデータをやりとりするために
1bit ずつデータを送り出すことをいいます。
送信側が、1bit ずつ送り出し、受信側が 1bit ずつ取り込みます。
通常、UART という場合、送受信を行うために、
送信と受信に1本ずつで計2本の信号線を使用します。
また、送受信する機器同士の GND を接続します。
よって、信号線は、最低 3本 接続することになります。
UARTで信号レベルを
0 ： +3V ～ +15V
1 ： -3V ～ -15V
と規定したものを、RS232C と呼んでいます。
2. UARTの説明
本説明では、送信データ TXD と 受信データ RXD の2本のみを使用して、
通信を行う場合を想定しています。
信号線上に送出される bitデータ について説明します。
1) 信号接続
信号接続は以下のようになります。
機器A と 機器B とで通信するものとします。
機器A 機器B 送信 : TXD --→ 受信 : RXD 受信 : RXD ←-- 送信 : TXD GND － GND
お互いの通信速度とデータフォーマットを同一にして送受信を行います。
2) 通信速度
1秒間に何bitsのデータを受け渡すのかを
bps(bit per second) という単位で表します。
通常 ボーレート(Baudrate)と言います。
例えば、１秒間に 9600bits 受け渡すなら 9600bps と表記します。
9600bpsの場合、下図のように 1bitの時間は (1 / 9600) 秒(Sec) になります。
通信速度には、1200bps, 2400bps, 4800bps, 9600bps, 19200bps,
38400bps, 57600bps, 115200bps などがあります。
3) データフォーマット
a) データ 1byte の構成
最近ではほとんどの場合、
データ : 8bits
パリティ : なし
ストップビット : 1bit
が、使用されます。
この場合、下図、 図２． ３） ａ） のような形で 1byte が構成されます。
(CPUのピンにおける信号のレベルです。)
通常、通信がない場合、信号は Highレベル になっています。
データ開始を Lowレベル 1bit で知らせます。(Start bit)
データ終了を Highレベル 1bit で知らせます。(Stop bit)
b) データの例
データ 1byte は 8bits で構成されています。
例えば ASCIIコードの 0x31（HEXデータ） は 数字の '1' を表しますが、
bitデータで表すと 0 0 1 1 0 0 0 1 の 8bits です。
HEXデータ 0x31 は信号線に下図のように出力されます。
信号線のレベル 0 または 1 はCPUのピンのレベルで表しています。
c) パリティありの場合の、データ 1byte の構成
データ ： 8bits
パリティ ： あり
ストップビット ： 1bit
の場合、 下図 図２．３） ｃ） のような形で 1byte が構成されます。
（CPUのピンにおける信号のレベルです。）
スタートビット と ストップビット の間のビット数は 9bits になります。
パリティがODDの場合は、この 9bits のなかの 1 の数が奇数になるように
パリティビットを付けます。
パリティがEVENの場合は、この 9bits のなかの 1 の数が偶数になるように
パリティビットを付けます。
データ 8bits の値が 0 0 1 1 0 0 0 1 の場合、
パリティビットを含めた 9bits の値は、
ODD の場合 : 0 0 1 1 0 0 0 1 0
EVENの場合 : 0 0 1 1 0 0 0 1 1
となります。
4) 信号線のレベル
a) CMOSレベル
UART（非同期シリアル通信）の信号は、CPUのピンにおいてはCMOSレベルです。
信号 0 が 0V、 1 が +3.3V です。
HEXデータ 0x31 を出力した場合、CMOS の信号線のレベルは
前述の 図２．３） ｂ） のようになります。
b) RS232Cレベル
CPUのUARTの送受信信号をRS232CドライバICに接続して、
外部と接続した場合、信号はRS232Cレベルになり、
RS232Cインターフェースの機器と接続できます。
現在のRS232CドライバICは、
信号 0 の状態が +7V
信号 1 の状態が -7V
ぐらいになっています。
HEXデータ 0x31 を出力した場合、RS232C の信号線のレベルは
下図のようになります。
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シリアル通信の送受信試験を行う装置です。
I2C送受信 と UART送受信 の装置があります。
以下の3種類です。
1) I2C送受信試験器 SCTester I2C
2) UART送受信試験器 SCTester UART
3) UART送受信モニタ SCMonitor UART
左の写真は、I2C対応 温度センサモジュール
ADT7410 を接続して送受信を行っている様子です。
送受信試験器 SCTester
をご覧ください。
A+-2C (ええ加減にC)
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