USART

Un USART es un circuito integrado o bloque de circuito que convierte datos paralelos (múltiples bits a la vez) en datos serie (un bit a la vez) para la transmisión, y convierte los datos serie recibidos de nuevo a formato paralelo. El dispositivo se sitúa entre un procesador o microcontrolador y una línea de comunicación, gestionando la temporización y el formato que permiten a dos dispositivos intercambiar información de forma fiable. En centrales eléctricas, subestaciones y sistemas de monitorización remota, los USART permiten que instrumentos, sensores y unidades de control se comuniquen entre sí a través de cables que pueden extenderse kilómetros.

El diseño de modo dual es de donde proviene el nombre. En modo asíncrono, los marcos de datos se envían cuando están listos, con bits de inicio y parada enmarcando cada byte para que el receptor pueda resincronizarse entre caracteres, incluso si la temporización se desvía. No se necesita un reloj compartido. En modo síncrono, el emisor y el receptor comparten una señal de reloj, lo que permite la transmisión continua sin bits de trama, lo que ahorra ancho de banda cuando los dispositivos están cerca y la temporización es estable. Un USART puede operar en cualquiera de los modos, o cambiar entre ellos, dependiendo de la aplicación.

Las empresas de energía prefieren los USART porque funcionan a largas distancias en circuitos simples de dos o cuatro hilos y toleran el ruido eléctrico mejor que las interfaces paralelas. Un USART en una placa de circuito en un relé de protección o unidad de adquisición de datos puede comunicarse con un terminal remoto a través de un cable de par trenzado de 10 km que transporta señales RS-232, RS-485 o RS-422 a velocidades de 300 a 115200 baudios y superiores. El dispositivo maneja toda la manipulación de bits, la comprobación de paridad y el control de flujo para que el procesador pueda dedicarse a la lógica de medición o control.

Problemas comunes y variantes

La falta de coincidencia de la velocidad en baudios entre el emisor y el receptor es el problema más frecuente: si un extremo está configurado a 9600 baudios y el otro a 19200, los datos recibidos son basura. La desalineación de la paridad o del bit de parada causa una corrupción similar. Algunos dispositivos integran múltiples USART en un solo chip; los microcontroladores a menudo tienen dos o tres. Variantes especializadas como el UART (solo asíncrono) eliminan el modo síncrono, y el DUART y el QUART añaden canales adicionales. En los sistemas modernos, los USART suelen estar integrados en el silicio de un microcontrolador; en equipos industriales más antiguos, se pueden encontrar circuitos integrados USART dedicados de fabricantes como Motorola o Philips.

En la práctica, el USART es transparente para un operador: funciona cuando está cableado y configurado correctamente, y solo se revela cuando falla la comunicación. Los técnicos deben verificar la velocidad en baudios, la paridad y la integridad del cable al poner en marcha un nuevo enlace o solucionar problemas de un canal inactivo. El USART en sí rara vez falla a menos que sea dañado por sobretensión o humedad; cuando lo hace, toda la ruta de comunicación queda en silencio.