Урок 3 из 18 · Модуль 2. UART: соединение, кадр и скорость
Протоколы в БАС: полный курс · Урок 3 из 18 · Модуль 2. UART: всё, что ездит по двум проводам
Два провода крест-накрест и скорость по договорённости: как устроен кадр UART, почему TX соединяется с RX и что бывает, когда стороны «договорились» о разной скорости.
TX одного устройства идёт в RX другого — всегда крест-накрест. «Одинаковое к одинаковому» в UART не работает: если устройство молчит, первым делом поменяй TX и RX местами — в 8 случаях из 10 устройство заработает.
Содержание
1. Цели урока
После этого урока нужно научиться:
- объяснять правило TX→RX и находить ошибку перекрёстного подключения
- читать запись формата кадра 8N1/8E2 и понимать роль стартового и стопового битов
- называть типовые бодрейты: GPS, SBUS, IBUS, CRSF, SmartPort
2. Соединение, кадр и скорость
UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) — самый простой и самый распространённый способ обмена данными в дроне. На плате полётного контроллера он выглядит как пары площадок с подписями TX1/RX1, TX2/RX2… TX — «передаю», RX — «принимаю». Через UART ходят GPS-данные, каналы управления от приёмника, телеметрия, настройки видеопередатчика — и даже сам USB-кабель, которым ты подключаешь FC к компьютеру, превращается в UART (виртуальный COM-порт).
Как устроено соединение
UART — это точка-точка и полный дуплекс: два устройства соединяются двумя сигнальными проводами плюс общий GND. Главное правило, из-за которого ломается половина первых сборок: провода соединяются крест-накрест. TX одного устройства идёт в RX другого, и наоборот. Названия «TX» и «RX» всегда указаны с точки зрения самого устройства!
Кадр UART: как выглядит один байт на проводе
Передача идёт байтами. Каждый байт обрамляется служебными битами, и весь этот набор называется кадром. Формат кадра кодируется короткой записью вида 8N1: 8 бит данных, без паритета (N = none), 1 стоп-бит.
- Состояние покоя — высокий уровень (лог. 1).
- Старт-бит — короткий провал в «0»: по нему приёмник определяет начало передачи байта и запускает свои внутренние часы.
- Данные — 8 бит, младшим битом вперёд.
- Стоп-бит — возврат в «1»: пауза-подтверждение, что байт закончился.
- Паритет — необязательный контрольный бит. В дронах почти не используется, кроме SBUS (там чётный паритет, 8E2).
Скорость: договор, который нельзя нарушать
Так как общего тактового провода нет, обе стороны обязаны знать скорость заранее. Расхождение допустимо не больше 2–3 % — при большем расхождении биты смещаются, и приёмник получает искажённые данные. Стандартные скорости и устройства, которые их используют:
| Бодрейт | Формат кадра | Кто использует в дроне |
|---|---|---|
| 4800 – 19200 | 8N1 | управление VTX: SmartAudio / Tramp (полудуплекс, один провод) |
| 9600 | 8N1 | GPS u-blox с заводскими настройками (часто перенастраивают выше) |
| 57600 | 8N1 | GPS в Betaflight/INAV (типовое значение), MAVLink-телеметрия через радиомодем SiK, SmartPort |
| 100000 | 8E2 + инверсия | SBUS — приёмник → FC |
| 115200 | 8N1 | GPS, IBUS, F.Port, MSP (конфигуратор по USB), MAVLink по USB |
| 420000 | 8N1 | CRSF (Crossfire / ExpressLRS) — приёмник → FC |
| 921600 / 1500000 | 8N1 | конфигуратор Betaflight через прямые USB-CDC прошивки, служебные порты |
3. Чек-лист самопроверки
Урок освоен, если каждый пункт выполнен на практике:
- Подключал GPS или приёмник к UART и проверял связь
- Называю скорости основных протоколов по памяти
- Понимаю, что 115200 бод — это примерно 11,5 КБайт/с полезных данных
4. Что дальше
- Предыдущий урок: Урок 2. Азбука передачи данных: биты, уровни, дуплекс, инверсия
- Следующий урок: Урок 4. UART в дроне: роли, GPS и реальный монтаж
- Полный перечень тем — в статье «Содержание курса».