L'UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) permet une communication série fiable entre les appareils numériques. Il convertit d'abord les données parallèles en données sérielles pour la transmission. Ensuite, la partie réceptrice reconstruit les données sous forme parallèle. C'est pourquoi cette interface simple est largement utilisée dans les systèmes de navigation embarqués. Les systèmes de navigation inertielle ( INS) reposent sur la communication en temps réel des capteurs. Par conséquent, un UART constitue une méthode légère et efficace pour connecter les IMU aux processeurs.
Contrairement aux interfaces plus complexes, l'UART ne nécessite pas de ligne d'horloge dédiée. Au lieu de cela, les données sont transférées à l'aide de vitesses de transmission configurables et de formats d'encadrement standard. Chaque transmission comprend des bits de départ, de données, de parité et d'arrêt. Cette structure garantit donc la détection des erreurs et la synchronisation entre les appareils. Dans la pratique, les modules INS génèrent d'importants flux de données d'accéléromètre et de gyroscope.
Débit en bauds et débit de sortie UART
La vitesse de transmission définit le nombre de symboles ou de bits par seconde que l'UART transmet. Une vitesse de transmission plus élevée augmente le débit, ce qui est essentiel pour un transfert rapide des données de l'IMU . Cependant, des vitesses plus élevées rendent également le signal plus sensible au bruit et à la qualité de la ligne. Le taux de sortie de l'IMU détermine la fréquence à laquelle le capteur génère des données de navigation. Par exemple, un IMU peut produire des mesures à 200 Hz ou plus. Pour transmettre ces données de manière fiable, le débit en bauds de l'UART doit être choisi en fonction du volume de données du capteur et de la surcharge du protocole.
La longueur du câble a un impact direct sur les performances de l'UART. Les câbles plus longs augmentent la capacité et la résistance, ce qui peut fausser les signaux à des vitesses de transmission élevées. Par conséquent, les câbles plus courts permettent des vitesses de transmission plus élevées, tandis que les câbles plus longs peuvent nécessiter des vitesses de transmission réduites pour maintenir l'intégrité des données. Par exemple, un débit de 115200 bauds peut fonctionner de manière fiable sur plusieurs mètres, mais les débits supérieurs à 1 Mbps nécessitent généralement des câbles très courts et bien blindés.
Les ingénieurs doivent donc trouver un équilibre entre ces trois paramètres. Si une IMU a un taux de sortie élevé, un débit en bauds suffisamment élevé est nécessaire, mais la longueur du câble doit rester courte pour éviter la perte de données. Inversement, si un câblage plus long est inévitable, la réduction de la vitesse de transmission ou l'utilisation d'interfaces de signalisation différentielles, telles que RS-422 ou RS-485, garantit une communication stable.
Le canal UART fournit donc ces informations directement à l'ordinateur de navigation. Le temps de latence est minime et le protocole nécessite très peu de frais généraux. Les ingénieurs préfèrent donc l'interface UART pour une intégration simple et robuste du système. En outre, l'interface permet un câblage flexible et des ressources matérielles minimales. Elle est particulièrement efficace dans les applications compactes ou à faible consommation d'énergie. En outre, dans le domaine de la défense et de l'INS, la fiabilité et la stabilité sont des exigences critiques.
UART assure un flux de données continu sans piles de communication compliquées. En outre, les développeurs peuvent optimiser les débits en bauds en fonction des débits de données des capteurs. Par exemple, les IMU à haut débit émettent plusieurs kilo-octets par seconde. L'interface UART peut donc répondre à cette demande lorsqu'elle est configurée correctement.
Entre-temps, les techniques de contrôle de flux empêchent la perte de données dans des conditions de charge élevée. Les tampons matériels ou logiciels gèrent également efficacement les salves de données asynchrones. Le comportement déterministe de l'interface UART améliore la prévisibilité dans les systèmes intégrés. Pour améliorer l'intégrité, les concepteurs combinent souvent l'UART avec des protocoles de niveau supérieur. Par conséquent, le contrôle des erreurs et le cadrage des paquets ajoutent de la robustesse à l'échange de données de navigation. Cette approche garantit une communication précise dans des environnements opérationnels difficiles.
En conclusion, l'UART fournit une solution éprouvée pour l'intégration des capteurs INS