UART
Informations de base
UART est un protocole série, ce qui signifie qu'il transfère des données entre les composants un bit à la fois. En revanche, les protocoles de communication parallèle transmettent des données simultanément via plusieurs canaux. Les protocoles série courants incluent RS-232, I2C, SPI, CAN, Ethernet, HDMI, PCI Express et USB.
Généralement, la ligne est maintenue haute (à une valeur logique 1) lorsque l'UART est à l'état inactif. Ensuite, pour signaler le début d'un transfert de données, l'émetteur envoie un bit de démarrage au récepteur, pendant lequel le signal est maintenu bas (à une valeur logique 0). Ensuite, l'émetteur envoie cinq à huit bits de données contenant le message réel, suivi éventuellement d'un bit de parité et d'un ou deux bits d'arrêt (avec une valeur logique 1), selon la configuration. Le bit de parité, utilisé pour la vérification des erreurs, est rarement vu en pratique. Le bit d'arrêt (ou les bits) signifient la fin de la transmission.
Nous appelons la configuration la plus courante 8N1 : huit bits de données, pas de parité et un bit d'arrêt. Par exemple, si nous voulions envoyer le caractère C, ou 0x43 en ASCII, dans une configuration UART 8N1, nous enverrions les bits suivants : 0 (le bit de démarrage) ; 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 1 (la valeur de 0x43 en binaire), et 0 (le bit d'arrêt).
Outils matériels pour communiquer avec UART :
Adaptateur USB vers série
Adaptateurs avec les puces CP2102 ou PL2303
Outil polyvalent tel que : Bus Pirate, l'Adafruit FT232H, le Shikra ou le badge Attify
Identification des ports UART
UART a 4 ports : TX (Transmettre), RX (Recevoir), Vcc (Tension) et GND (Masse). Vous pourriez trouver 4 ports avec les lettres TX et RX écrites sur le PCB. Mais s'il n'y a pas d'indication, vous pourriez avoir besoin d'essayer de les trouver vous-même en utilisant un multimètre ou un analyseur logique.
Avec un multimètre et l'appareil éteint :
Pour identifier la broche GND, utilisez le mode Test de continuité, placez la sonde noire dans la masse et testez avec la sonde rouge jusqu'à ce que vous entendiez un son du multimètre. Plusieurs broches GND peuvent être trouvées sur le PCB, donc vous pourriez avoir trouvé ou non celle appartenant à l'UART.
Pour identifier la broche VCC, réglez le mode tension continue et réglez-le sur 20 V de tension. Sondez la masse avec la sonde noire et la broche avec la sonde rouge. Allumez l'appareil. Si le multimètre mesure une tension constante de 3,3 V ou 5 V, vous avez trouvé la broche Vcc. Si vous obtenez d'autres tensions, réessayez avec d'autres ports.
Pour identifier la broche TX, mode tension continue jusqu'à 20 V de tension, sonde noire sur la masse et sonde rouge sur la broche, et allumez l'appareil. Si vous trouvez que la tension fluctue pendant quelques secondes puis se stabilise à la valeur Vcc, vous avez probablement trouvé la broche TX. C'est parce que lors de la mise sous tension, il envoie quelques données de débogage.
La broche RX serait la plus proche des trois autres, elle a la plus faible fluctuation de tension et la valeur globale la plus basse de toutes les broches UART.
Vous pouvez confondre les broches TX et RX et rien ne se produira, mais si vous confondez la masse et la broche VCC, vous pourriez endommager le circuit.
Dans certains appareils cibles, le port UART est désactivé par le fabricant en désactivant RX ou TX ou même les deux. Dans ce cas, il peut être utile de retracer les connexions sur la carte de circuit imprimé et de trouver un point de rupture. Un indice fort confirmant l'absence de détection de l'UART et la rupture du circuit est de vérifier la garantie de l'appareil. Si l'appareil a été expédié avec une garantie, le fabricant laisse quelques interfaces de débogage (dans ce cas, UART) et donc, doit avoir déconnecté l'UART et le reconnecterait lors du débogage. Ces broches de rupture peuvent être connectées par soudure ou fils de cavalier.
Identification du débit binaire UART
La manière la plus simple d'identifier le débit binaire correct est d'examiner la sortie de la broche TX et d'essayer de lire les données. Si les données que vous recevez ne sont pas lisibles, passez au débit binaire possible suivant jusqu'à ce que les données deviennent lisibles. Vous pouvez utiliser un adaptateur USB vers série ou un appareil polyvalent comme Bus Pirate pour cela, associé à un script d'aide, tel que baudrate.py. Les débits binaires les plus courants sont 9600, 38400, 19200, 57600 et 115200.
Il est important de noter que dans ce protocole, vous devez connecter le TX d'un appareil au RX de l'autre !
Adaptateur UART CP210X vers TTY
La puce CP210X est utilisée dans de nombreuses cartes de prototypage comme NodeMCU (avec esp8266) pour la communication série. Ces adaptateurs sont relativement peu coûteux et peuvent être utilisés pour se connecter à l'interface UART de la cible. L'appareil a 5 broches : 5V, GND, RXD, TXD, 3.3V. Assurez-vous de connecter la tension prise en charge par la cible pour éviter tout dommage. Enfin, connectez la broche RXD de l'adaptateur à TXD de la cible et la broche TXD de l'adaptateur à RXD de la cible.
Si l'adaptateur n'est pas détecté, assurez-vous que les pilotes CP210X sont installés dans le système hôte. Une fois l'adaptateur détecté et connecté, des outils comme picocom, minicom ou screen peuvent être utilisés.
Pour répertorier les appareils connectés aux systèmes Linux/MacOS :
Pour une interaction de base avec l'interface UART, utilisez la commande suivante :
Pour minicom, utilisez la commande suivante pour le configurer :
Configurez les paramètres tels que le débit en bauds et le nom du périphérique dans l'option Configuration du port série.
Après la configuration, utilisez la commande minicom pour commencer à obtenir la Console UART.
Bus Pirate
Dans ce scénario, nous allons intercepter la communication UART de l'Arduino qui envoie toutes les impressions du programme au Moniteur Série.
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