Tricky Circuit

UART: ein 8N1-Rahmen

Mache aus einem Byte eine Nachricht

UART bedeutet Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, universeller asynchroner Empfänger/Sender: Bits nacheinander ohne gemeinsame Taktleitung. Ein Byte hat acht Bits. Baud zählt Symbole pro Sekunde, hier ein Bit je binärem Symbol. 8N1 bedeutet acht Datenbits, No parity, kein Paritätsprüfbit, ein Stoppbit. LSB bedeutet Least Significant Bit, niederwertigstes Bit, zuerst gesendet. ASCII bedeutet American Standard Code for Information Interchange, amerikanischer Standardcode zum Informationsaustausch mit 7 Bits: 65 ist A, 85 U, 255 liegt außerhalb ASCII.

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EXPERIMENTIERTISCH

Ändere die Schaltungseinstellungen, sage die Messwerte voraus und prüfe eine Aufgabe. Dies sind Lernmodelle; die Annahmen werden in jeder Lektion erklärt.

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So funktioniert es

Statischer Logikrahmen, kein aktiver Sender. µs bedeutet Mikrosekunde, 0.000001 s; ms Millisekunde, 0.001 s. Rauschen, Schnittstellenspannungen und Zeitfehler fehlen.

Ruhe 1, Start 0, Daten b0…b7, Stopp 1: zehn Perioden. Bit = 1000000/baud µs; Rahmen = 10000/baud ms. Ruhepausen sind nicht enthalten.

Schwierigkeit

  1. Aufbauen · Beobachte

    Schalte ein: 65, 9600 Baud; Bit ≈ 104.1667 µs, Rahmen ≈ 1.041667 ms.

    Brauchst du einen Tipp?

    65; 9600 baud → ≈104.1667 µs; ≈1.041667 ms

  2. Erforschen · Erkunde

    85, 4800 Baud: ≈ 208.3333 µs und ≈ 2.083333 ms.

    Brauchst du einen Tipp?

    85; 4800 baud → ≈208.3333 µs; ≈2.083333 ms

  3. Selbst lösen · Löse

    255, 1200 Baud: ≈ 833.3333 µs und ≈ 8.333333 ms.

    Brauchst du einen Tipp?

    255; 1200 baud → ≈833.3333 µs; ≈8.333333 ms

Zusatzwissen und Schaltungsrezepte

UART: ein 8N1-Rahmen

Geräte vereinbaren Format und Zeit. UART transportiert ein Byte; die Zeichenkodierung bestimmt seine Bedeutung.

tbit = 1000000/baud µs; tframe = 10 × tbit = 10000/baud ms

Start richtet die Empfängerzeit aus, Stopp kehrt zur Ruhe zurück. Asynchron braucht trotzdem passende Zeit- und Formateinstellungen.

Ein nützlicher Zusammenhang

Acht Nutzbits belegen zehn Perioden: 9600 Baud ohne Pausen erlaubt 960 Bytes/s.

Außerhalb des Modells

Das Byte verändert das Datenmuster, nicht die Rahmendauer.

Eine typische Falle vermeiden

Zahlen schreibt man meist mit höchstem Bit zuerst, gesendet wird ab b0. Nicht jedes Byte ist ASCII; 8N1 hat kein Paritätsbit.

Nur Baud verdoppelt sich. Rahmendauer…

  1. doppelt
  2. halb
  3. gleich
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Die zehn Perioden werden halb so lang.

Muster von A

65 bei 9600 Baud.

b0…b7: 1 0 0 0 0 0 1 0; ≈ 1.041667 ms.

Acht Einsen

255 bei 1200 Baud.

Start null, acht Einsen; ≈ 8.333333 ms.

Probiere eine weitere Änderung

Vergleiche 65 und 85 bei 9600 Baud, halbiere dann Baud für 85. Nur Baud verändert die Dauer.

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