Bisakah Arduino digunakan untuk "memata-matai" pada koneksi UART antara dua perangkat?

Saya perlu menginstal Arduino (sebenarnya hanya IC) ke perangkat keras yang ada untuk meningkatkan fungsionalitas.

Yang ingin saya lakukan adalah menghubungkan Arduino sehingga "memata-matai" pada garis I / O antara dua chip di papan. Jika Arduino mengambil kata kunci tertentu pada koneksi UART itu, Arduino akan melakukan tindakan spesifik pada set pin output yang terpisah.

Apa yang saya tidak yakin adalah bagaimana menghubungkan Arduino sedemikian rupa sehingga dapat memecahkan kode koneksi UART yang ada tanpa berpartisipasi? Jika tidak memungkinkan, saya tertarik pada teori, ide, dll.

Jika saya mengerti benar, Anda memiliki 2 perangkat yang terhubung melalui UART. Saya menganggap hanya garis TX, RX, dan GND yang terhubung di antara kedua perangkat? (Yaitu, tidak ada garis kontrol DTS / CTS / DTR / RTS yang digunakan - ini tipikal).

Dalam skenario ini, device 1's TX (transmit) terhubung ke device 2's RX (accept), dan sebaliknya. Alasan mereka terhubung satu sama lain. Dengan demikian, setiap perangkat dapat mentransmisikan dan menerima pada saat yang sama (masing-masing mentransmisikan pada kabel yang terpisah, komunikasi full-duplex).

Alasan saya menyebutkan semua ini adalah karena menjadi jelas bahwa untuk "mengendus" atau "mendengarkan", Anda sebenarnya membutuhkan 2 UART untuk mendengarkan kedua sisi percakapan.

Pada dasarnya, semua yang akan Anda lakukan adalah memastikan bahwa GND UART ketiga perangkat disingkat, dan hubungkan (benar-benar, "tee", seperti pada perangkat T-fitting, seperti pipa ledeng) 1 & perangkat 2 garis TX ke 2 jalur RX pada 2 UART. Pastikan bahwa baud rate semuanya dikonfigurasi secara identik.

Ada banyak papan / desain Arduino. Yang paling umum saat ini, Duemilanove, menggunakan ATMega328P, yang saya pikir hanya memiliki 1 UART (well, USART). Jadi, Anda harus memasang IC UART ke-2, atau menggunakan "bit banging" pada receiver kedua.

Komunikasi Async UART didefinisikan dengan baik, dengan bit mulai & berhenti (dan kadang-kadang bit paritas), jadi jika prosesor Anda cukup cepat, Anda dapat dengan mudah menyambungkan salah satu saluran TX UART perangkat ke GPIO yang dikonfigurasi sebagai input, dan polling garis cukup cepat dengan oversampling untuk mendeteksi START & STOP dan sampel bit. Artikel "Bit Banging" oleh Jack Ganssle akan memberi Anda banyak hal untuk dikunyah.

Deskripsi yang layak tentang gelombang RS232 dapat ditemukan di BeyondLogic .

Perhatikan bahwa ada masalah lain seperti level tegangan (0 / + 5, -10V / + 10V, dll.) Yang harus Anda pertimbangkan (lihat bagian Beyond Logic pada "RS232 Level Converters"). Saya tidak memiliki cukup informasi tentang sistem Anda untuk membahas interfacing perangkat keras selain pendekatan "sambungkan jalur" yang dibahas di atas. Dengan asumsi level tegangan cocok, biasanya itu tidak masalah untuk "tee" garis TX ke penerima kedua (sniffer), tetapi jika TX tidak memiliki cukup drive, Anda mungkin perlu memasukkan buffer / driver untuk mencegah sinyal dari merendahkan.

Ada trik yang dapat Anda lakukan jika komunikasi hanya satu arah pada satu waktu (yaitu komunikasi setengah dupleks). Ini tidak akan berfungsi jika kedua belah pihak berbicara satu sama lain pada saat yang sama (dupleks penuh) tetapi jika itu khas Anda "lakukan ini" "ok inilah jawabannya" "sekarang lakukan ini" "ok inilah respons baru" jenis komunikasi ini bekerja dengan baik.

Karena tautan UART menggunakan kondisi siaga pemancar pada level logika tinggi (1), Anda akan menggunakan gerbang AND 2-input dan menghubungkan TX dari setiap sisi ke input AND. Output dari gerbang AND adalah input Anda ke UART sniffer Anda (ini pin RX). Sekarang ambil garis TX perangkat B dan juga bawa ke port I / O pada sniffer. Anda akan mengonfigurasi sniffer untuk menghasilkan interupsi ketika pin ini beralih dari tinggi ke rendah.

Untuk rekap: perangkat A UART TX -> DAN masukan gerbang. Perangkat B UART TX -> input DAN gerbang lainnya DAN pin SNIO sniffer. Output dari AND gate -> sniffer jalur UART RX.

Komunikasi UART terdiri dari bit awal, sejumlah bit data, bit paritas opsional, dan satu atau beberapa bit stop. Karena status siaga adalah logika tinggi (1), awal SETIAP byte akan menjadi logika rendah (0) dan interupsi pada sniffer akan menyala. Saat sniffer Anda menjalankan interupsi I / O, perangkat keras UART akan mengumpulkan bit dari gerbang AND. Pada saat UART menerima bit stop, interupsi I / O akan lama dilakukan dan interupsi UART RX akan menyala.

Rutin interrupt-on-IO-change akan menetapkan variabel "direction" untuk menunjukkan bahwa komunikasi berada di arah "B-> A". UART sniffer's accept interrupt akan melihat variabel "direction" ini dan menulis byte yang baru saja diterima ke buffer yang sesuai. Interupsi UART RX kemudian akan mengatur variabel "direction" kembali ke keadaan "A-> B" default:

volatile int direction = 0;           /* 0 = A -> B */

void io_interrupt(void)
{
    direction = 1;                    /* switch direction, now B -> A */
}

void uart_interrupt(void)
{
    unsigned char b;

    b = UART_RX_REG;
    if(direction) {
        store_byte_to_device_b_sniff_buffer(b);
    } else {
        store_byte_to_device_a_sniff_buffer(b);
    }

    direction = 0;                   /* reset direction to default A -> B */
}

Kode ini ditulis untuk kejelasan dan belum tentu apa yang akan Anda tulis dalam situasi dunia nyata. Secara pribadi saya akan membuat "arah" pointer ke struktur FIFO yang sesuai, tapi itu latihan lain sepenuhnya. :-)

Ketika perangkat A berbicara, garis I / O tidak bergerak (tetap pada logika '1' karena pemancar UART perangkat B menganggur), dan interupsi UART RX akan menerima byte, melihat bahwa arahnya adalah A-> B , dan menyimpan data ke buffer itu. Ketika perangkat B berbicara, garis I / O akan turun segera setelah perangkat B mulai memindahkan data, dan rutin interupsi I / O akan menetapkan arah untuk menunjukkan bahwa perangkat B sedang berbicara. Interupsi UART RX pada akhirnya akan menyala setelah semua bit dikumpulkan dan karena I / O interupsi telah mengatur pengaturan register arah secara tepat, byte yang diterima akan disimpan dalam buffer yang benar.

Presto: komunikasi setengah dupleks antara dua perangkat yang ditangkap dengan satu jalur UART dan I / O pada sniffer, tanpa komunikasi UART yang sedikit menggedor.

Anda tidak harus mengaitkan pin data transmisi AVR ke sirkuit Anda. Cukup sambungkan jalur penerimaan ke setengah dari tautan yang ada yang ingin Anda dengar. Jika AVR khusus Anda memiliki dua port serial, Anda harus dapat memata-matai kedua bagian dari tautan yang ada secara bersamaan. Anda hanya perlu membuat pengaturan port sesuai dengan baud rate, stop bit, dll.