Was ist UART?
Die UART-Schnittstelle (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) ist ein grundlegendes Kommunikationsprotokoll in der digitalen Elektronik. Sie wird genutzt, um Daten asynchron seriell zwischen zwei Geräten zu übertragen – z. B. zwischen einem Arduino und einem Sensor, Modul oder Computer.
Im Gegensatz zu synchronen Protokollen wie SPI oder I²C benötigt die UART Schnittstelle keine gemeinsame Taktleitung. Die Übertragung erfolgt über zwei Leitungen: TX (Transmit) und RX (Receive). Damit ist UART besonders einfach im Aufbau und vielseitig einsetzbar – ideal für Embedded-Systeme, Debugging und Modemkommunikation.
Techn. Spezifikationen der UART Schnittstelle des Arduino Uno
| Merkmal | Beschreibung |
|---|---|
| Signalpegel | TTL 0 V (LOW) / 5 V (HIGH) |
| Pins | TX (D1), RX (D0) |
| Baudrate | Standard: 9600 bps (einstellbar) |
| Datenbits | 8 (üblich) |
| Stoppbits | 1 oder 2 |
| Parität | Keine (optional möglich) |
| Protokoll | Asynchron, Vollduplex (2-Leiter) |
| Schnittstellen-Chip | ATmega328P UART0 (interner USART) |
Beispiel einer seriellen Kommunikation zwischen Arduino und PC
Wir senden über UART Textdaten vom Arduino an den seriellen Monitor eines PCs – nützlich zum Debuggen oder zur Protokollierung von Daten.
Benötigte Komponenten:
- Arduino Uno
- USB-Kabel
- PC / Notebook mit Arduino IDE
Aufbau:
- TX (D1) → USB-Seriell-Konverter (integriert)
- RX (D0) ← USB-Seriell-Konverter
Hinweis: Beim Hochladen eines Programms über USB sind RX/TX bereits belegt. Währenddessen darf keine andere UART-Kommunikation aktiv sein.
Programmierung der UART-Datenübertragung mit dem Arduino
void setup() {
Serial.begin(9600); // UART mit 9600 Baud starten
}
void loop() {
Serial.println("Hallo, gesendet über UART!");
delay(1000); // 1 Sekunde Pause
}
Erklärung:
Serial.begin(9600) >>Initialisiert UART mit 9600 Baud.Serial.println(...) >>Sendet Text über TX an den PC.- Die Ausgabe erscheint im seriellen Monitor der Arduino IDE.
Es ist auch eine Erweiterung von UART zu UART möglich, wie zum Beispiel zwischen Microcontrollern Arduino ↔ ESP8266
Die Mikrocontroller werden direkt über UART verbunden
- Arduino TX → ESP8266 RX
- Arduino RX ← ESP8266 TX (mit Spannungsteiler!)
Da der ESP8266 nur 3,3 V verträgt, muss ein Spannungsteiler oder ein Pegelwandler verwendet werden.
Anwendungsbereiche von UART
- Debugging und Logging über seriellen Monitor
- Kommunikation mit GSM-, GPS-, RFID- oder Bluetooth-Modulen
- Datenübertragung zwischen Mikrocontrollern
- Firmware-Uploads bei Embedded-Systemen
Fazit
Die UART Schnittstelle ist eine der einfachsten und zugleich zuverlässigsten Methoden zur seriellen Kommunikation zwischen elektronischen Geräten. Der geringe Pinbedarf, die gute Unterstützung in Mikrocontroller-Entwicklungsumgebungen sind ein Vorteil bei Aufbauten. Die breite Anwendungspalette macht die UART-Schnittstelle unverzichtbar im IoT-, Sensorik- und Embedded-Bereich.
Mit einem Arduino lassen sich erste Anwendungen spielend einfach umsetzen – ob zur Protokollierung, Fernsteuerung oder zur Kommunikation mit anderen Modulen. Wer die UART Schnittstelle beherrscht, öffnet die Tür zu vielen professionellen Elektronikprojekten.