UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter)

UART není komunikační protokol jako takový, ale fyzický obvod (mikročip) nebo integrovaná součást mikrokontroléru, která slouží k sériové komunikaci. Umožňuje převod dat mezi paralelní formou (používanou uvnitř procesoru) a sériovou formou (přenos po jednotlivých bitech přes vodič).

Označení asynchronní znamená, že rozhraní nepoužívá sdílený hodinový signál pro synchronizaci odesílatele a příjemce. Místo toho se oba konce musí předem shodnout na rychlosti přenosu (tzv. Baud rate).

Jak UART funguje?

Komunikace probíhá obvykle pomocí dvou datových vodičů:

TX (Transmit): Odesílání dat.

RX (Receive): Příjem dat.

GND (Ground): Společné uzemnění (nezbytné pro srovnání napěťových úrovní).

Využití v naší infrastruktuře

1. Diagnostika a oživování hardwaru

Naše IT Podpora využívá UART jako „poslední záchranu“. Pokud server nebo switch v rámci naší WAN přestane odpovídat přes síť, lze se k němu připojit přímo přes servisní UART piny na základní desce a sledovat výpis bootování (tzv. sériová konzole).

2. Vývoj vestavěných systémů (Embedded)

Náš Vývojový tým používá UART pro ladění kódu v IoT senzorech. Přes UART odesílá zařízení textové zprávy (v kódování UTF-8) o svém stavu do vývojářského počítače.

Často se používají převodníky USB-to-UART, které umožňují připojit průmyslový hardware k modernímu notebooku přes USB port.

3. Komunikace s moduly

Mnoho našich bezdrátových modulů (např. pro WLAN nebo GPS) komunikuje s hlavní řídicí jednotkou právě přes rozhraní UART.

Struktura datového rámce

Protože UART nemá hodiny, každý bajt dat je „zabalen“ do rámce:

1. **Start bit:** Signalizuje příjemci, že začíná přenos.
2. **Data (5–9 bitů):** Samotná informace (obvykle 1 bajt).
3. **Paritní bit:** Volitelná kontrola chyb (v našem **[[VPC]]** standardně nepoužíváme).
4. **Stop bit:** Ukončení rámce.

Konfigurace a parametry

Aby spojení fungovalo, musí být obě strany nastaveny identicky. Standardní konfigurace v naší firmě je 115200 8N1:

Baud rate: 115200 (rychlost přenosu).

Data bits: 8.

Parity: None (žádná).

Stop bits: 1.

Bezpečnostní rizika

V rámci kybernetické bezpečnosti představuje UART specifické riziko:

Fyzický přístup: Pokud má útočník fyzický přístup k zařízení, může se přes UART pokusit získat přístup k shellu (příkazové řádce) s právy UID 0 (root).

Opatření: U produkčních zařízení v rámci ZIF vyžadujeme softwarové vypnutí ladicích konzolí nebo fyzické odstranění konektorů z desky plošných spojů.

Upozornění pro techniky: Při připojování k UART rozhraní vždy ověřte napěťovou logiku (3.3V vs 5V). Připojení 5V převodníku k 3.3V zařízení může trvale poškodit procesor a vést k nutnosti výměny celého kusu hardwaru.

— Související stránky: ZIF, IT Podpora, Vývojový tým, IoT zařízení, USB, WAN, Kybernetická bezpečnost, UTF