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UART ist die Abkürzung für Universal Asynchronous Receiver Transmitter. Die Funktion ist, einen seriellen digitalen Datenstrom mit einem fixen Rahmen aufzubauen, welcher aus einem Start-Bit, fünf bis maximal neun Datenbits, einem optionalen Parity-Bit zur Erkennung von Übertragungsfehlern und einem Stopp-Bit besteht. Das UART dient sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Daten.

Funktion

Die Besonderheit besteht darin, dass bei der üblichen asynchronen Version kein explizites Taktsignal verwendet wird. Statt dessen synchronisiert sich der Empfänger durch den Rahmen bestehend aus dem Start- und Stopp-Bit und einer bestimmten Bitrate, welche manchmal nicht ganz richtig als Baudrate bezeichnet wird. Da der Beginn einer Übertragung mit dem Start-Bit zu beliebigen Zeitpunkten erfolgen kann, wird diese serielle Schnittstelle als asynchron bezeichnet. Im Gegensatz dazu sind synchrone serielle Schnittstellen durch einen bestimmten Bittakt ohne einen Rahmen aus Start-/Stopp-Bit aufgebaut.

Diese Art der asynchronen Übertragung findet in der Datenkommunikation bei der EIA-232 Schnittstelle Verwendung. Diese Schnittstelle weist eine vergleichsweise große Verbreitung auf. Ein UART erzeugt die auf einer EIA-232-Schnittstelle zu übertragenen Datenbits und den dazu notwendigen Datenrahmen. Die eigentliche EIA-232 Schnittstelle besteht noch aus Pegelwandlern und weiteren Bauelementen wie Steckern, welche nicht mehr Teil eines UART sind.

Realisiert wird ein UART meist als Kommunikationsbaustein in Mikrocontrollern oder Computern, als eigenständiger integrierter Schaltkreis, als Teilfunktion in Chipsätzen, in PLDs oder als so genanntes "Software-UART" welches nur durch eine Programmabfolge vorliegt und bestimmte Ein/Ausgabepins direkt ansteuert. Die zu übertragenen Daten bzw. die empfangenen Daten werden an den UART meist in paralleler Form, beispielsweise über einen parallelen Datenbus, geliefert.

Die Geschichte der UARTs ist eng verbunden mit der Standardisierung der Datenkommunikation der EIA-232. Waren die ersten UARTs für Datenübertragungsraten von wenigen hundert bit/s und den Anschluss an Modems vorgesehen, so erreichten sie in späteren Jahren als eigenständige Chips mehrere Megabit je Sekunde.

Ein UART-Baustein welcher über viele Jahre in handelsüblichen PC als eigenständiger Baustein verwendet wurde, ist das von Intel entwickelte UART 8250 und sein kompatibler Nachfolger 16550. Das 16550 umfasst neben dem Empfangs/Sendeteil als Erweiterung auch einen Pufferspeicher in Form eines FIFO welcher das Überlaufen des Empfangsbuffers bei hohen Bitraten minimieren soll. Seit Mitte der 1990 Jahre werden in PCs kaum noch UARTs als eigenständiger integrierter Schaltkreis eingesetzt, sondern die Funktionalität ist in den entsprechenden Chipsätzen untergebracht.

Weblinks

• Datenblatt des 16550D UART (engl.)

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