Для обмена между устройствами используйте две линии: передачу (TX) и приём (RX). Напряжение логического нуля – 0 В, единицы – 3,3 В или 5 В в зависимости от уровня питания микроконтроллера. Скорость обмена задаётся одинаковой на обоих концах соединения, стандартные значения – 9600, 19200, 115200 бит/с.
Перед началом передачи убедитесь, что устройства используют одинаковые параметры: 8 бит данных, без контроля чётности, 1 стоп-бит (8N1). Если конфигурация не совпадает, данные будут искажены. Для проверки подключите осциллограф к линиям и сравните отправленные и полученные сигналы.
При соединении двух микросхем линию TX первого устройства подключайте к RX второго, и наоборот. Если используется преобразователь уровней (например, MAX232), проверьте соответствие напряжения на его выходах. Длина проводов не должна превышать 1–2 метра на высоких скоростях, иначе возможны помехи.
Для отладки воспользуйтесь терминальной программой (PuTTY, Tera Term). Отправьте тестовый символ и убедитесь, что он корректно отображается. Если данные не приходят, проверьте целостность соединения и настройки скорости.
Как организовать обмен данными через последовательный интерфейс
Скорость обмена задаётся в бодах – стандартные значения: 9600, 19200, 38400, 57600, 115200. Оба устройства должны использовать идентичные настройки: биты данных (обычно 8), стоп-биты (1 или 2), контроль чётности (none/even/odd).
Для согласования уровней напряжения между микроконтроллером (3.3 В) и ПК (5-12 В) применяйте преобразователи на базе микросхем MAX232, CH340G или FTDI. Подключите конденсаторы 0.1-10 мкФ согласно datasheet выбранного чипа.
При отладке проверяйте осциллографом наличие сигналов на линиях. Отсутствие данных на RX при активной передаче указывает на неверную распайку или повреждение цепи.
Для изоляции помех в промышленных условиях добавьте оптопары 6N137 или цифровые изоляторы ADuM1201. Минимальная схема включает токоограничивающий резистор 220 Ом на аноде светодиода.
Соединение линий RX и TX между устройствами
Проверка уровней напряжения
Убедитесь, что оба устройства используют одинаковые логические уровни (3,3 В или 5 В). Если значения разные, добавьте преобразователь уровней, например, на базе микросхемы TXB0108.
Настройка параметров обмена
Скорость (бодрейт), биты данных, стоп-биты и контроль четности должны совпадать на обоих концах соединения. Стандартные настройки – 9600 бод, 8 бит данных, 1 стоп-бит, без контроля четности.
Для длинных линий (более 1 метра) уменьшите скорость до 4800 бод или ниже. Используйте витую пару с экраном для защиты от помех.
Как избежать ошибок при настройке скорости передачи
Проверяйте соответствие бодрейта на передатчике и приёмнике. Разница даже в 1% может вызвать потерю данных. Используйте точные кварцевые генераторы или внутренние тактовые сигналы с калибровкой.
Для стандартных значений (9600, 115200) применяйте предустановленные делители частоты. При нестандартных скоростях вычисляйте коэффициент деления по формуле: BAUD = F_CPU / (16 * (UBRR + 1)), где UBRR – целое число.
Избегайте скоростей выше 1 Мбит/с при длинных линиях связи. На расстояниях свыше 50 см снижайте частоту до 115200 бит/с или менее для уменьшения искажений сигнала.
При использовании USB-преобразователей проверяйте поддержку выбранной скорости драйвером. Некоторые чипы FTDI работают только с дискретными значениями: 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 28800, 38400, 57600, 115200.
Включайте проверку чётности при высоком уровне помех. Для 8-битных данных выбирайте режим контроля: none (0), even (1), odd (1). Это добавляет 1 стоповый бит к каждому байту.
Тестируйте соединение отправкой известных шаблонов (0x55, 0xAA) и анализируйте осциллографом длительность импульсов. Отклонение более 3% требует коррекции настроек.
