USART

Un USART est un circuit intégré ou un bloc de circuit qui convertit les données parallèles (plusieurs bits à la fois) en données série (un bit à la fois) pour la transmission, et reconvertit les données série reçues en forme parallèle. Le dispositif se situe entre un processeur ou un microcontrôleur et une ligne de communication, gérant la synchronisation et le formatage qui permettent à deux dispositifs d'échanger des informations de manière fiable. Dans les centrales électriques, les sous-stations et les systèmes de surveillance à distance, les USART permettent aux instruments, capteurs et unités de contrôle de communiquer entre eux via des câbles pouvant s'étendre sur des kilomètres.

La conception à double mode est à l'origine du nom. En mode asynchrone, les trames de données sont envoyées dès qu'elles sont prêtes, avec des bits de début et de fin encadrant chaque octet afin que le récepteur puisse se resynchroniser entre les caractères même si la synchronisation dérive. Aucune horloge partagée n'est nécessaire. En mode synchrone, l'émetteur et le récepteur partagent un signal d'horloge, permettant un flux continu sans bits de trame, ce qui économise de la bande passante lorsque les dispositifs sont proches et que l'horloge est stable. Un USART peut fonctionner dans l'un ou l'autre mode, ou basculer entre eux, selon l'application.

Les services publics d'énergie privilégient les USART car ils fonctionnent sur de longues distances sur de simples circuits à deux ou quatre fils et tolèrent mieux le bruit électrique que les interfaces parallèles. Un USART sur une carte de circuit imprimé dans un relais de protection ou une unité d'acquisition de données peut communiquer avec un terminal distant via un câble à paire torsadée de 10 km transportant des signaux RS-232, RS-485 ou RS-422 à des débits de 300 à 115200 bauds et plus. Le dispositif gère toutes les opérations bit par bit, la vérification de parité et le contrôle de flux afin que le processeur puisse se consacrer à la logique de mesure ou de contrôle.

Problèmes courants et variantes

L'inadéquation du débit en bauds entre l'émetteur et le récepteur est le problème le plus fréquent : si une extrémité est réglée à 9600 bauds et l'autre à 19200, les données reçues sont corrompues. Un désalignement de parité ou de bit d'arrêt provoque une corruption similaire. Certains dispositifs intègrent plusieurs USART sur une seule puce ; les microcontrôleurs en ont souvent deux ou trois. Des variantes spécialisées comme l'UART (asynchrone uniquement) abandonnent le mode synchrone, et le DUART et le QUART ajoutent des canaux supplémentaires. Dans les systèmes modernes, les USART sont généralement intégrés dans le silicium d'un microcontrôleur ; dans les équipements industriels plus anciens, vous pouvez trouver des circuits intégrés USART dédiés de fabricants tels que Motorola ou Philips.

En pratique, l'USART est transparent pour un opérateur : il fonctionne lorsqu'il est câblé et configuré correctement, et ne se révèle que lorsque la communication échoue. Les techniciens doivent vérifier le débit en bauds, la parité et l'intégrité du câble lors de la mise en service d'une nouvelle liaison ou du dépannage d'un canal inactif. L'USART lui-même tombe rarement en panne, sauf s'il est endommagé par une surtension ou l'humidité ; lorsque cela se produit, tout le chemin de communication devient silencieux.