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IO-Jack — UART Mode

IO-Jack im UART-Modus — serielle Schnittstelle mit Konfiguration über cfg und Datentransfer über uart.

Funktionsweise

Im UART Mode arbeitet ein IO-Jack als serielle Schnittstelle mit zwei Subtopics:

Subtopic Zweck
cfg UART-Einstellungen setzen
uart rohe UART-Datenbytes senden / empfangen

Konfiguration (cfg)

Die Schnittstelle wird vor dem Datentransfer mit fünf Parametern konfiguriert. Kurzform: Baudrate-Datenbits-Parität-Stoppbits (N = keine, E = gerade, O = ungerade):

Konfiguration Baudrate Datenbits Parität Stoppbits RS485
Standard · 115200-8-N-1 115.200 8 keine 1 aus
Klassisch · 9600-8-N-1 9.600 8 keine 1 aus
7-Bit, gerade · 9600-7-E-1 9.600 7 gerade 1 aus
RS485-Bus · 500000-8-N-1 500.000 8 keine 1 an
High-Speed · 3000000-8-N-1 3.000.000 8 keine 1 aus

Parameter

Baudrate

Baudrate (Bit/s) Konstante Code
300 UartBaud300 0x00
600 UartBaud600 0x01
1.200 UartBaud1200 0x02
2.400 UartBaud2400 0x03
4.800 UartBaud4800 0x04
9.600 UartBaud9600 0x05
19.200 UartBaud19200 0x06
38.400 UartBaud38400 0x07
115.200 UartBaud115200 0x08
230.400 UartBaud230400 0x09
500.000 UartBaud500000 0x0A
1.000.000 UartBaud1000000 0x0B
3.000.000 UartBaud3000000 0x0C
5.000.000 UartBaud5000000 0x0D

Datenbits

Datenbits Konstante Wert
7 UartData7 0x2000
8 UartData8 0x0000
9 UartData9 0x1000

Parität

Parität Konstante Wert
keine UartParityNone 0x0000
gerade UartParityEven 0x0400
ungerade UartParityOdd 0x0800

Stoppbits

Stoppbits Konstante Wert
1 UartStopbits1 0x0000
1,5 UartStopbits15 0x0100
2 UartStopbits2 0x0200

RS485

RS485 Konstante
aus (Standard)
an UartRS485

16-Bit-Konfigurationswort

Die Konfiguration wird über cfg mit dem Befehl Config UART (Code 25, nur im 16-Bit-Frame verfügbar) übertragen. Die Nutzdaten sind ein 16-Bit-Wort — zusammengesetzt durch bitweise ODER-Verknüpfung der Feldwerte:

Bits Feld Werte
15 RS485 aus 0x0000 · an 0x8000
12–14 Datenbits 8 0x0000 · 9 0x1000 · 7 0x2000
10–11 Parität keine 0x0000 · gerade 0x0400 · ungerade 0x0800
8–9 Stoppbits 1 0x0000 · 1,5 0x0100 · 2 0x0200
0–7 Baudrate Code aus obiger Tabelle

Beispiele:

Konfiguration = Konfigwort
115200-8-N-1 0x0008
9600-8-N-1 0x0005
9600-7-E-1 0x2405
500000-8-N-1 (RS485) 0x800A
3000000-8-N-1 0x000C

Übertragung: 4 Bytes für 16 Bit Daten

Config UART wird mit Code 25 im 16-Bit-Frame übertragen. Dieser Frame ist 4 Bytes lang, obwohl Kommandocode (6 Bit) und Konfigwort (16 Bit) zusammen nur 22 Bit Nutzinhalt ergeben – der Rest sind feste Kennungsbits, die den Frame selbstsynchronisierend machen: jedes Byte beginnt entweder mit 1110 (Lead-Byte, einmalig) oder 10 (Folge-Byte, 3×).

Byte 0:  1 1 1 0 │ C5 C4 C3 C2
Byte 1:  1 0      │ C1 C0 D15 D14 D13 D12
Byte 2:  1 0      │ D11 D10 D9 D8 D7 D6
Byte 3:  1 0      │ D5 D4 D3 D2 D1 D0
  • C5…C0 = Kommandocode (6 Bit) → hier 25 = 011001
  • D15…D0 = Konfigwort (16 Bit) → z. B. 0x0008 = 0000 0000 0000 1000

Aufbau per Shift & Maske

Statt Bit für Bit lässt sich jedes Byte direkt per Shift (>>) und Maske (&) aus Code und Wort berechnen:

Byte0 = 0xE0 | (Code >> 2)                    // Lead-Byte:    1110 + obere 4 Bit des Codes
Byte1 = 0x80 | ((Code & 0x03) << 4)           // Folge-Byte 1: untere 2 Bit des Codes
              | (Wort >> 12)                  //             + obere 4 Bit der Daten (15–12)
Byte2 = 0x80 | ((Wort >> 6) & 0x3F)           // Folge-Byte 2: mittlere 6 Bit der Daten (11–6)
Byte3 = 0x80 | (Wort & 0x3F)                  // Folge-Byte 3: untere 6 Bit der Daten (5–0)
  • 0xE0 = 1110 0000 → Lead-Byte-Kennung
  • 0x80 = 1000 0000 → Folge-Byte-Kennung
  • 0x03 = untere 2 Bit maskieren (Rest des Codes)
  • 0x3F = untere 6 Bit maskieren (ein Daten-Häppchen)

Eingesetzt für 115200-8-N-1 (Code = 25, Wort = 0x0008):

Byte0 = 0xE0 | (25 >> 2)                       = 0xE0 | 0x06        = 0xE6
Byte1 = 0x80 | ((25 & 0x03) << 4) | (0x0008 >> 12)
      = 0x80 | (1 << 4)           | 0x00       = 0x80 | 0x10 | 0x00 = 0x90
Byte2 = 0x80 | ((0x0008 >> 6) & 0x3F)           = 0x80 | 0x00        = 0x80
Byte3 = 0x80 | (0x0008 & 0x3F)                  = 0x80 | 0x08        = 0x88

→ Vollständiges Frame: E6 90 80 88

Der Empfänger kehrt die Formeln um: Code = ((Byte0 & 0x0F) << 2) | ((Byte1 >> 4) & 0x03), Wort = ((Byte1 & 0x0F) << 12) | ((Byte2 & 0x3F) << 6) | (Byte3 & 0x3F). Aus Code = 25 (Config UART) und Wort = 0x0008 lassen sich dann die Baudrate-/Datenbits-/Paritäts-/Stoppbits-Tabellen von oben rückwärts anwenden.

Querverweise