Mikrocontroller-Einstieg mit BASCOM-AVR Teil 7: Serielle (UART-) Datenübertragung

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Aus ELVjournal 06/2013     0 Kommentare
 Mikrocontroller-Einstieg mit BASCOM-AVR Teil 7: Serielle (UART-) Datenübertragung

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Die serielle UART-Schnittstelle hat eine lange Tradition als Möglichkeit für die robuste und „leitungssparende“ Datenübertragung zwischen zwei elektronischen Geräten.

Bild 1: Serielle Kommunikation zur Außenwelt (Beispiele)
Bild 1: Serielle Kommunikation zur Außenwelt (Beispiele)
Mit BASCOM können vom Mikrocontroller Daten zu einem anderen Mikrocontroller, zu einem PC oder zu anderen Geräten gesendet werden und es können Daten von einem Mikrocontroller, PC oder anderen Geräten empfangen werden (Bild 1). In diesem Teil der Artikelserie „Mikrocontroller-Einstieg mit BASCOM-AVR“ werden die Grundlagen der seriellen Datenübertragung sowie das Senden von Daten zum PC bzw. an den FS20-Sender FS20 US dargestellt.

Grundlagen

Bei einer parallelen Datenübertragung werden mehrere Bits (zum Beispiel 8 Bit) parallel – also gleichzeitig und quasi nebeneinander – auf mehreren Leitungen von einer Hardware-Einheit zur anderen übertragen. Bei einer seriellen Datenübertragung werden die Bits auf einer Leitung nacheinander übertragen. Man benötigt für die reine Datenübertragung daher nur eine Leitung. Bei einer sogenannten synchronen seriellen Datenübertragung gibt es noch eine zweite Leitung, die ein Taktsignal zur Synchronisierung von Sender und Empfänger überträgt. Bei einer asynchronen seriellen Datenübertragung gibt es keine Taktleitung, was bedeutet, dass Sender und Empfänger sich ohne Taktsignal synchronisieren müssen. Sender und Empfänger müssen sich an gemeinsame Vereinbarungen in Bezug auf die Geschwindigkeit und Reihenfolge der Bitübertragung usw. halten, damit die Kommunikation funktionieren kann. In beiden Fällen (synchron und asynchron) benötigt man zusätzlich eine GND-Verbindung. Während auch I2C, SPI, 1-Wire, USB usw. serielle Datenverbindungen realisieren, ist mit serieller Datenübertragung meistens die serielle UART-Verbindung gemeint. UART ist die Abkürzung von „Univeral Asynchronous Receiver/Transmitter“ (= Universeller asynchroner Empfänger und Sender) und steht für Hardware-Einheiten in Mikrocontrollern oder PCs, welche die Protokollumsetzung zwischen internem Datenbus und seriellem Anschlusspin durchführen.
Bild 2: Pinbelegung ATmega48/88/168
Bild 2: Pinbelegung ATmega48/88/168
Die meisten Atmel-Mikrocontroller haben eine eingebaute UART-Einheit (oder mehrere). In Bild 2 sieht man, dass beim ATmega88 die Sendeleitung (TXD = Transmit Data) an Pin 3 des Mikrocontrollers und die Empfangsleitung (RXD = Receive Data) an Pin 2 herausgeführt sind. Außerdem kann man mit BASCOM eine Software-UART definieren, wenn man eine zusätzliche UART benötigt bzw. einen ATtiny-Mikrocontroller ohne Hardware-UART benutzt.

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