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2024-10-14T01:31:51Z

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	__FORCETOC__		__FORCETOC__
	[[カテゴリ:MSP430]]		[[カテゴリ:MSP430]]

Wiki: ページの作成:「== 概要 == UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) (汎用非同期送受信機) は、シリアル通信の一種であり、データを1ビットずつ送受信する。

* 非同期通信 : 送信側と受信側が別々のクロックを使用して、あらかじめ設定されたボーレート (通信速度) に基づいてデータを送受信する。 :
* データフォーマット *: スタートビット、データビッ…」

2024-06-12T04:32:53Z

ページの作成:「== 概要 == UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) (汎用非同期送受信機) は、シリアル通信の一種であり、データを1ビットずつ送受信する。 * 非同期通信 *: 送信側と受信側が別々のクロックを使用して、あらかじめ設定されたボーレート (通信速度) に基づいてデータを送受信する。 *: * データフォーマット *: スタートビット、データビッ…」

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== 概要 ==
UART (Universal Asynchronous Receiver / Transmitter) (汎用非同期送受信機) は、シリアル通信の一種であり、データを1ビットずつ送受信する。 
 
* 非同期通信
*: 送信側と受信側が別々のクロックを使用して、あらかじめ設定されたボーレート (通信速度) に基づいてデータを送受信する。
*: 
* データフォーマット
*: スタートビット、データビット (通常8ビット)、パリティビット (オプション)、ストップビットで構成される。
*: 
* ボーレート
*: 通信速度のことであり、ビット/秒 (bps) で表現される。
*: 送信側と受信側で同じ設定が必要となる。
*: 
* フロー制御
*: データの送受信を制御するために、ハードウェアまたはソフトウェアの手法を使用する。
*: 
* 送受信バッファ
*: 送信するデータと受信したデータを一時的に保持するバッファである。
 
UARTは、マイコンとPC間、マイコン同士、または他の周辺機器との通信に広く利用されている。 
UARTを使用する場合は、ボーレート、データフォーマット、フロー制御等の設定を適切に行う必要がある。 
 

== UART ==
==== 非同期通信 ====
UARTは非同期通信方式を採用している。 
送信側と受信側が別々のクロックを使用して、データの送受信タイミングを同期させる必要がない。 
 
送信側と受信側は、あらかじめ設定されたボーレート (通信速度) に基づいてデータを送受信する。 
 
==== シリアル通信 ====
UARTは、データを1ビットずつ順番に送信するシリアル通信方式である。 
送信側は、データを1ビットずつ送信線 (TX) に送出して、受信側は、受信線 (RX) から1ビットずつデータを受信する。
 
==== データフォーマット ====
UARTでは、一般的に以下のようなデータフォーマットが使用されている。 
 
* スタートビット
*: データの開始を示すビット (通常は0)
* データビット
*: 実際のデータを表すビット (通常は8ビット)
* パリティビット
*: エラー検出用のビット (偶数パリティまたは奇数パリティ)
* ストップビット
*: データの終了を示すビット (通常は1または2ビット)
 
==== ボーレート ====
ボーレートは、UARTの通信速度を表す。 
単位は、ビット/秒 (bps) である。 
 
一般的なボーレートには、9600[bps]、19200[bps]、38400[bps]、115200[bps]等がある。 
送信側と受信側は、同じボーレートに設定する必要がある。 
 
==== フロー制御 ====
UARTでは、データの送受信を制御するためにフロー制御が使用される場合がある。 
 
* ハードウェアフロー制御
*: RTS (Request to Send) 信号とCTS (Clear to Send) 信号を使用して、データの送受信を制御する。
* ソフトウェアフロー制御
*: XON / XOFF制御文字を使用して、データの送受信を制御する。
 
==== 送受信バッファ ====
UARTには、送信バッファと受信バッファが用意されている。 
 
送信バッファは送信するデータを一時的に保持して、受信バッファは受信したデータを一時的に保持する。 
バッファを使用することにより、データの送受信を効率的に行うことができる。 
 

== 耐ノイズ性 ==
UARTは、他の通信方式と比較して、ノイズの影響を比較的受けやすい通信方式である。
以下に示す理由から、UARTはノイズに弱いといえる。 
 
* 単線通信
*: UARTは、送信線 (TX) と受信線 (RX) の2本の信号線を使用して通信を行う。
*: ノイズの影響を受けると、データの誤りが発生しやすくなる。
*: 
* 非同期通信
*: UARTは非同期通信方式を採用しているため、送信側と受信側のクロックが完全に同期していない。
*: ノイズの影響でデータのタイミングがずれると、通信エラーが発生する可能性がある。
*: 
* 信号レベル
*: UARTは、一般的にTTLレベル (0[V]～5[V]) やCMOSレベル (0[V]～3.3[V]) の信号レベルを使用する。
*: これらの信号レベルは、ノイズの影響を受けやすく、信号の品質が低下する可能性がある。
 
ただし、UARTのノイズ耐性を向上させるためのいくつかの手法がある。 
* シールドケーブルの使用
*: 通信線をシールドケーブルで保護することにより、外部ノイズの影響を軽減することができる。
*: 
* 適切な信号レベルの選択
*: 通信距離や環境に応じて、適切な信号レベル (RS-232、RS-422、RS-485等) を選択することにより、ノイズの影響を軽減できる。
*: 
* パリティビットの使用
*: パリティビットを使用することにより、通信エラーを検出して、データの整合性を確認できる。
*: 
* フィルタの使用
*: ハードウェアまたはソフトウェアのフィルタを使用して、高周波ノイズを除去することができる。
 
これらの手法を適切に組み合わせることにより、UARTのノイズ耐性を向上させることができる。 
ただし、極端に高いノイズ環境下では、より高いノイズ耐性を持つ通信方式 (I2C、SPI、CAN等) の使用を検討する必要がある。 
 

== UARTの設定 ==
UART通信の設定を行う場合、UCA0CTL0レジスタを適切に設定する必要がある。 
ただし、通信相手のデバイスも同じデータフォーマットを使用するように設定する必要があることに注意する。 
 
* データ長 8ビット, パリティなし, 1ストップビット (8N1)
<syntaxhighlight lang="c">
UCA0CTL0 &= ~UCPEN; // パリティなし
UCA0CTL0 &= ~UC7BIT; // 8ビットデータ
UCA0CTL0 &= ~UCSPB; // 1ストップビット
</syntaxhighlight>
 
* データ長 8ビット, パリティなし, 2ストップビット (8N2)
<syntaxhighlight lang="c">
UCA0CTL0 &= ~UCPEN; // パリティなし
UCA0CTL0 &= ~UC7BIT; // 8ビットデータ
UCA0CTL0 |= UCSPB; // 2ストップビット
</syntaxhighlight>
 
* データ長 7ビット, パリティ付き, 1ストップビット (7E1)
<syntaxhighlight lang="c">
UCA0CTL0 |= UCPEN; // パリティ付き
UCA0CTL0 |= UC7BIT; // 7ビットデータ
UCA0CTL0 &= ~UCSPB; // 1ストップビット
UCA0CTL0 |= UCPAR; // 偶数パリティ
</syntaxhighlight>
 

== サンプルコード ==
MSP430G2553マイコンを使用して、UART通信を行うための手順を、以下に示す。 
ターミナルソフト (PuTTY等) を使用して、設定したボーレート (以下の例では、9600[bps]) でシリアル通信を行う。 
 
* ハードウェアの接続:
*: MSP430G2553のP1.1 (UCA0RXD) を受信端子に接続する。
*: MSP430G2553のP1.2 (UCA0TXD) を送信端子に接続する。
 
<syntaxhighlight lang="c">
#include <msp430.h>

void main(void)
{
WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; // ウォッチドッグタイマを停止

// クロック設定 (例: 1[MHz])
DCOCTL = 0;
BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ;
DCOCTL = CALDCO_1MHZ;

// UART設定
P1SEL = BIT1 + BIT2; // P1.1とP1.2をUART用に設定
P1SEL2 = BIT1 + BIT2; // P1.1とP1.2をUART用に設定
UCA0CTL1 |= UCSSEL_2; // SMCLK (サブメインクロック) を使用
UCA0BR0 = 104; // 9600bps (1[MHz]時)
UCA0BR1 = 0; // 9600bps (1[MHz]時)
UCA0MCTL = UCBRS0; // モジュレーションステージ
UCA0CTL1 &= ~UCSWRST; // UARTをソフトウェアリセットから解除

// 送信例
while (!(UCA0IFG & UCTXIFG)); // 送信バッファが空になるまで待機
UCA0TXBUF = 'H'; // 文字 'H' を送信

// 受信例
while (!(UCA0IFG & UCRXIFG)); // 受信バッファにデータが入るまで待機
char receivedChar = UCA0RXBUF; // 受信データを読み込み

// メインループ
while(1) {
// ...略
}
}
</syntaxhighlight>
 

== PCとのUART通信 ==
LinuxでマイコンとUART通信を行う場合は、以下の手順に従う。 
 
# シリアルポートの接続
#: マイコンのUART送信ピン (TX) をPCのシリアル受信ピン (RX) に接続する。
#: マイコンのUART受信ピン (RX) をPCのシリアル送信ピン (TX) に接続する。
#: マイコンとPCのグラウンド (GND) を接続する。
#: 
# シリアルポートの設定
#: ターミナルを開いて、シリアルポートを設定する。 
#: <code>stty -F <デバイスファイルのパス> <ボーレート> <データ長> <ストップビット長> <パリティビットの有無></code>
#: 
#: 例: <code>stty -F /dev/ttyUSB0 9600 cs8 -cstopb -parenb</code>
#: 
#: /dev/ttyUSB0は、使用するシリアルポートのデバイスファイル名を入力する。 (環境に応じて適切なデバイスファイル名に変更すること)
#: 9600は、ボーレートを表します。 (マイコン側の設定と一致させる)
#: cs8は、データ長を8ビットに設定する。
#: -cstopbは、ストップビットを1ビットに設定する。
#: -parenbは、パリティビットを無効にする。
#: 
# 通信の確立
#: <code>cat</code>コマンドを使用して、シリアルポートを読み書きする。
#: シリアルポートからの入力を受信して、ターミナルに表示する。
#: <code>cat <デバイスファイルのパス></code>
#: 例: <code>cat /dev/ttyUSB0</code>
#: 
#: 別のターミナルを開いて、<code>echo</code>コマンドおよび<code>cat</code>を使用して、シリアルポートに書き込む。
#: これにより、シリアルポートにテキストが送信される。
#: <code>echo "Hello, MSP430!" > <デバイスファイルのパス></code>
#: 
# 通信の確認
#: マイコン側で受信処理が正しく実装されている場合、送信したテキストがマイコンで受信される。
#: マイコン側で送信処理が正しく実装されている場合、マイコンから送信されたデータがターミナルに表示される。
 
※注意 
シリアルポートのデバイスファイル名 (/dev/ttyUSB0等) は、環境によって異なる場合がある。 
<code>ls /dev/tty*</code>コマンドを実行して、利用可能なシリアルポートを確認すること。 
ボーレートやデータフォーマット等の設定は、マイコン側の設定と一致している必要がある。 
 
一部のLinuxディストリビューションでは、シリアルポートへのアクセス権限が必要な場合があるため、適切な権限を設定すること。 
 

__FORCETOC__
[[カテゴリ:MSP430]]

MSP430G2553 - UART - 版の履歴