UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)

UART는 **범용 비동기화 송수신기(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)**의 약자로, 병렬 데이터를 직렬(Serial) 데이터로 변환하여 송수신하는 컴퓨터 하드웨어 또는 통신 방식입니다. 칩(IC) 간 통신이나 마이크로컨트롤러(MCU)와 PC/외부 장치 간의 간단하고 저렴한 1:1 통신에 광범위하게 사용됩니다.

 

1. UART의 통신 특징

UART는 직렬 통신 중에서도 특히 비동기식 통신 방식을 사용하며, 이는 다음과 같은 특징을 가집니다.

• 직렬 통신 (Serial Communication): 데이터를 하나의 통신 라인을 통해 비트 단위로 순차적으로 전송합니다. (병렬 통신은 여러 라인을 동시에 사용)
• 비동기 통신 (Asynchronous Communication): 별도의 클럭 신호(Clock Signal) 라인을 사용하지 않습니다. 대신 송신자와 수신자가 **보율(Baud Rate)**을 동일하게 설정하여 통신 속도를 맞춥니다.
• 전이중 통신 (Full-Duplex): 데이터 송신(TX) 라인과 데이터 수신(RX) 라인이 분리되어 있어, 송신과 수신을 동시에 할 수 있습니다.
• 1:1 통신: 기본적으로 두 개의 장치(예: MCU와 PC, 또는 두 MCU) 간의 점대점(Point-to-Point) 연결에 사용됩니다.

2. UART 통신 프레임 구조

클럭 신호가 없으므로, 데이터의 시작과 끝을 구분하고 통신 속도를 맞추기 위해 데이터 프레임에 특정한 비트를 추가합니다.

비트 순서	명칭	역할
1	시작 비트 (Start Bit)	통신의 시작을 알립니다. 유휴 상태(High)에서 Low로 전환되어 수신기가 데이터 수신을 준비하게 합니다.
2~9	데이터 비트 (Data Bit)	실제 전송하려는 데이터(5~8 비트, 보통 8비트)입니다.
선택적	패리티 비트 (Parity Bit)	데이터 전송 중 오류가 발생했는지 확인하기 위한 선택적 비트입니다 (짝수 또는 홀수 패리티).
마지막	정지 비트 (Stop Bit)	데이터 프레임의 종료를 알립니다. 다시 High 상태로 전환되며, 1, 1.5, 또는 2 비트 시간 동안 유지됩니다.

 

3. 핵심 핀 역할 (TX, RX)

UART 통신에 사용되는 가장 중요한 두 개의 핀입니다.

핀 명칭	역할	연결 방식
TX	송신 (Transmit) 핀	자기 장치에서 데이터를 내보내는 라인입니다.
RX	수신 (Receive) 핀	외부 장치에서 들어오는 데이터를 받는 라인입니다.

🚨 주의: 두 장치를 연결할 때는 통신이 가능하도록 교차 연결해야 합니다.

• 장치 A의 TX 핀 → 장치 B의 RX 핀
• 장치 A의 RX 핀 ← 장치 B의 TX 핀