Protocole UART

Trame UART, génération du baud rate, suréchantillonnage et points d'implémentation VHDL.

Qu'est-ce que UART ?

UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) est un protocole série asynchrone : contrairement à SPI et I2C, il n'y a pas de signal d'horloge partagé entre émetteur et récepteur. La synchronisation se fait par un débit de communication prédéfini appelé baud rate (bits par seconde).

Ses caractéristiques principales :

• Asynchrone : pas d'horloge partagée
• Full-duplex : TX et RX sont des lignes indépendantes
• Point à point : 2 dispositifs uniquement (pas de bus multi-esclaves)
• Baud rate : les deux parties doivent être configurées au même débit

Signaux UART

À l'état de repos, la ligne TX est au niveau haut (logique '1', appelé "mark").

Trame UART

Une trame UART standard (8N1 - 8 bits données, pas de parité, 1 bit stop) :

1. Bit de Start : niveau bas pendant 1 période de bit - signale le début de la trame
2. Bits de données : 5 à 9 bits, LSB en premier (convention standard)
3. Bit de parité (optionnel) : paire, impaire ou aucune
4. Bit(s) de Stop : niveau haut pendant 1 ou 2 périodes de bit - fin de trame

Baud Rate et diviseur d'horloge

Le baud rate détermine la durée d'un bit : T_bit = 1 / baud_rate

Pour générer le baud rate à partir d'une horloge système, on calcule un diviseur :