UART

Un UART es un circuito integrado que convierte datos paralelos (múltiples bits que llegan a la vez por cables separados) en datos serie (bits que llegan uno a la vez por un solo cable), y viceversa. Esta conversión es esencial siempre que un sistema de control, sensor o instrumento necesita comunicarse con otro dispositivo a través de un cableado limitado. En centrales eléctricas, subestaciones y sitios de monitoreo remoto, los UARTs manejan la traducción entre la lógica digital dentro de los microcontroladores y los protocolos serie que viajan a través de cables RS-232, RS-485 o RS-422.

El dispositivo funciona cargando un byte de datos en un registro de desplazamiento, y luego enviándolo bit a bit por pulso de reloj a una única línea de salida. El UART receptor hace lo contrario: muestrea la línea entrante a intervalos regulares, reconstruye el byte original y lo presenta al microprocesador conectado. Tanto el transmisor como el receptor deben acordar la velocidad en baudios (bits por segundo), el número de bits de datos, el esquema de paridad y los bits de parada, de lo contrario se obtendrán resultados erróneos. Las velocidades industriales comunes son 9600 y 19200 baudios; algunos sistemas modernos funcionan más rápido.

Dónde se ubica en los sistemas industriales

Los UARTs aparecen dondequiera que un instrumento necesite una conexión simple y de bajo costo a una red o controlador más grande. Los instrumentos de campo como los transmisores de presión, los sensores de temperatura y los medidores de potencia a menudo tienen un UART en el borde de su electrónica para enviar lecturas a un registrador de datos o PLC. Las unidades terminales remotas (RTU) en las subestaciones dependen de los UARTs para multiplexar datos de varios sensores en una sola línea de comunicación. Incluso los sistemas modernos basados en Ethernet a menudo incluyen una interfaz UART RS-232 o RS-485 heredada para la resolución de problemas o la configuración inicial.

Los modos de falla comunes incluyen el ruido en tramos largos de cable, que corrompe bits individuales; la falta de coincidencia de la velocidad en baudios, que produce caracteres ilegibles; y las diferencias de potencial de tierra entre dispositivos, que causan errores de bits en RS-232 (un estándar de un solo extremo). RS-485 y RS-422 utilizan señalización diferencial para rechazar mejor el ruido de modo común y tolerar tramos de cable más largos. Cuando los diagnósticos muestran una pérdida esporádica de datos o solicitudes repetidas de retransmisión, una falla de hardware del UART o un problema de integridad de la señal suele ser el culpable.

El nombre refleja el papel histórico del dispositivo: maneja la comunicación asíncrona (sin reloj compartido entre el emisor y el receptor, solo bits de inicio y parada para enmarcar cada byte) en lugar de los protocolos síncronos que dominaron la telegrafía temprana y las redes conmutadas. Hoy en día, los UARTs son omnipresentes en los sistemas embebidos porque son baratos, simples y requieren un cableado mínimo; siguen siendo la interfaz serie estándar en muchos instrumentos industriales a pesar del auge de los protocolos en red.