UART

UART 통신이란?

직렬/병렬 통신

UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 통신은 전자 기기들 간에 직렬 데이터 통신을 가능하게 하는 방법입니다. UART는 비동기(asynchronous) 통신 방식을 사용해 송신기와 수신기 간에 동기화된 클럭을 공유하지 않아도 되도록 설계되었습니다. 대신, 각 장치는 독립적으로 설정된 통신 속도(baud rate)로 데이터를 전송하며, 이를 통해 송신기와 수신기 사이에 동기화를 유지합니다. UART 통신은 대부분의 마이크로컨트롤러, 센서 및 통신 모듈에서 널리 사용되며, 간단한 연결 및 낮은 비용으로 송수신을 수행할 수 있습니다.

 

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UART 통신 프레임

통신 프레임

Start bit: 각 프레임의 시작을 표시하는 하나의 비트로, 높은 전압 상태(High)에서 낮은 전압 상태(Low)로 전환됩니다.
Data bits: 실제 데이터를 전송하는 비트로, 보통 5~9 비트 사이의 길이를 가집니다. 이 비트들은 낮은 번호부터 높은 번호순으로 전송됩니다.
Parity bit(선택 사항): 데이터 비트의 오류 검출을 위한 비트로, 짝수 또는 홀수 패리티를 사용하여 설정할 수 있습니다. 패리티를 사용하지 않을 경우 이 비트는 무시됩니다.
Stop bit(s): 프레임의 끝을 표시하는 비트로, 보통 1~2 비트의 길이를 가집니다. 낮은 전압 상태(Low)에서 높은 전압 상태(High)로 전환됩니다.

 

UART 장단점 및 쓰임

장점

• 간단한 하드웨어 구성: UART는 전용 클럭 신호 없이도 작동하므로 하드웨어 구성이 간단합니다.
• 적은 핀 수: 송신(TX) 및 수신(RX) 핀만 사용하므로 전체 핀 수가 적습니다.
• 비교적 높은 전송 속도: 수천 바이트/초(bps)에서 수백 킬로 바이트/초(kbps) 범위의 전송 속도를 지원합니다.
• 호환성: UART 통신은 다양한 마이크로컨트롤러, 센서 및 통신 모듈에서 표준으로 지원됩니다.

 

단점 

• 거리 제한: 일반적으로 UART 통신은 짧은 거리에서만 효과적이며, 전송 거리가 길어질수록 더 많은 외부 노이즈와 신호 손실로 인한 오류가 발생할 수 있습니다.
• 오류 검출과 수정이 제한적: 기본 UART 프레임에는 패리티 비트를 제외한 오류 검출 또는 수정 기능이 없습니다. 추가적인 에러 검출 기능을 구현하려면 사용자 정의 프로토콜이 필요합니다.
• 다중 장치 통신 제한: UART는 기본적으로 1대1 통신이지만, 통신 확장을 위해 추가적인 하드웨어 및 소프트웨어 구성이 필요합니다.