Kann der Arduino verwendet werden, um eine UART-Verbindung zwischen zwei Geräten "auszuspionieren"?

Wenn ich das richtig verstehe, hast du 2 Geräte über UART verbunden. Ich nehme an, dass nur TX-, RX- und GND-Leitungen zwischen den Geräten verbunden sind? (dh es werden keine DTS/CTS/DTR/RTS-Steuerleitungen verwendet – dies ist typisch).

In diesem Szenario ist der TX (Senden) von Gerät 1 mit dem RX (Empfangen) von Gerät 2 verbunden und umgekehrt. Ihre Böden sind miteinander verbunden. Somit kann jedes Gerät gleichzeitig senden und empfangen (jedes sendet auf einer separaten Leitung, die Kommunikation ist Vollduplex).

Der Grund, warum ich das alles erwähne, ist, dass klar wird, dass Sie zum "Schnüffeln" oder "Zuhören" tatsächlich 2 UARTs benötigen, um beide Seiten des Gesprächs zu hören.

Im Grunde müssen Sie nur sicherstellen, dass die UART-GNDs aller 3 Geräte kurzgeschlossen sind, und die TX-Leitungen von Gerät 1 und Gerät 2 mit den 2 RX-Leitungen verbinden (wirklich "T-Stück", wie bei einem T-Anschluss, wie z. B. Rohrleitungen). auf 2 UARTs. Achten Sie darauf, dass die Baudraten alle identisch konfiguriert sind.

Es gibt viele Arduino Boards / Designs. Der heutzutage gebräuchlichste, der Duemilanove, verwendet den ATMega328P, der meiner Meinung nach nur 1 UART (na ja, USART) hat. Sie müssten also entweder einen zweiten UART-IC verkabeln oder auf "Bit Banging" am zweiten Empfänger zurückgreifen.

Die asynchrone UART-Kommunikation ist gut definiert, mit Start- und Stoppbits (und manchmal Paritätsbits). Wenn Ihr Prozessor also schnell genug ist, können Sie einfach eine der UART-TX-Leitungen des Geräts mit einem als Eingang konfigurierten GPIO verbinden und die Leitung abfragen schnell genug mit Oversampling, um START & STOP und Sample-Bits zu erkennen. Der Artikel „Bit Banging“ von Jack Ganssle gibt Ihnen reichlich zu kauen.

Eine anständige Beschreibung der RS232-Wellenform finden Sie bei BeyondLogic .

Beachten Sie, dass es andere Probleme wie Spannungspegel (0/+5, -10 V/+10 V usw.) gibt, die Sie berücksichtigen müssen (siehe Abschnitt „Beyond Logic“ zu „RS232-Pegelwandler“). Ich habe nicht genügend Informationen über Ihr System, um neben dem oben beschriebenen Ansatz "Verbindung der Leitungen" über Hardwareschnittstellen zu sprechen. Unter der Annahme, dass die Spannungspegel übereinstimmen, ist es normalerweise kein Problem, die TX-Leitung in einen zweiten Empfänger (den Sniffer) zu "verzweigen", aber wenn der TX nicht über genügend Laufwerk verfügt, müssen Sie möglicherweise einen Puffer / Treiber einfügen, um dies zu verhindern Signal von Abbau.

Es gibt einen netten Trick, den Sie anwenden können, wenn die Kommunikation jeweils nur in eine Richtung erfolgt (dh Halbduplex-Kommunikation). Es wird nicht funktionieren, wenn beide Seiten gleichzeitig miteinander sprechen (Vollduplex), aber wenn es Ihre typische Art der Kommunikation ist: "Mach das", "OK, hier ist die Antwort", "Jetzt mach das", "Ok, hier ist die neue Antwort". es funktioniert ganz gut.

Da die UART-Verbindung einen Leerlaufzustand des Senders auf einem logisch hohen (1) Pegel verwendet, würden Sie ein UND-Gatter mit 2 Eingängen verwenden und den TX von jeder Seite mit einem UND-Eingang verbinden. Der Ausgang des UND-Gatters ist Ihr Eingang zum UART Ihres Sniffers (es ist RX-Pin). Nehmen Sie nun die TX-Leitung von Gerät B und bringen Sie sie ebenfalls zu einem I/O-Port am Sniffer. Sie konfigurieren den Sniffer so, dass er einen Interrupt generiert, wenn dieser Pin von High auf Low wechselt.

Zur Erinnerung: Gerät A UART TX -> AND-Gate-Eingang. Gerät B UART TX -> anderer AND-Gate-Eingang UND Sniffer-GPIO-Pin. Ausgang des UND-Gatters -> Sniffer-UART-RX-Leitung.

UART-Kommunikationen bestehen aus einem Startbit, einer Anzahl von Datenbits, einem optionalen Paritätsbit und einem oder mehreren Stoppbits. Da der Ruhezustand ein logisches Hoch (1) ist, ist der Anfang jedes Bytes ein logisches Niedrig (0) und der Interrupt auf dem Sniffer wird ausgelöst. Während Ihr Sniffer den E/A-Interrupt ausführt, sammelt die UART-Hardware Bits vom UND-Gatter. Bis der UART das Stoppbit empfangen hat, ist der E/A-Interrupt lange beendet und der UART-RX-Interrupt wird ausgelöst.

Die Interrupt-on-IO-Change-Routine wird eine "Richtungs"-Variable setzen, um anzuzeigen, dass die Kommunikation in der "B->A"-Richtung erfolgt. Der UART-Empfangsinterrupt des Schnüfflers würde sich diese "Richtungs"-Variable ansehen und das gerade empfangene Byte in den entsprechenden Puffer schreiben. Der UART RX-Interrupt würde dann die Variable "Richtung" wieder auf den Standardzustand "A-> B" setzen:

volatile int direction = 0;           /* 0 = A -> B */

void io_interrupt(void)
{
    direction = 1;                    /* switch direction, now B -> A */
}

void uart_interrupt(void)
{
    unsigned char b;

    b = UART_RX_REG;
    if(direction) {
        store_byte_to_device_b_sniff_buffer(b);
    } else {
        store_byte_to_device_a_sniff_buffer(b);
    }

    direction = 0;                   /* reset direction to default A -> B */
}

Dieser Code wurde zur Verdeutlichung geschrieben und nicht unbedingt das, was Sie in einer realen Situation schreiben würden. Persönlich würde ich "Richtung" zu einem Zeiger auf die entsprechende FIFO-Struktur machen, aber das ist eine ganz andere Übung. :-)

Wenn Gerät A spricht, bewegt sich die E/A-Leitung nicht (sie bleibt auf einer logischen „1“, da der UART-Sender von Gerät B im Leerlauf ist), und der UART RX-Interrupt empfängt ein Byte, achten Sie darauf, dass die Richtung A-> B ist , und speichern Sie die Daten in diesem Puffer. Wenn Gerät B spricht, geht die E/A-Leitung auf Low, sobald Gerät B mit dem Verschieben von Daten beginnt, und die E/A-Unterbrechungsroutine stellt die Richtung ein, um anzuzeigen, dass Gerät B spricht. Der UART-RX-Interrupt wird schließlich ausgelöst, nachdem alle Bits gesammelt wurden, und da der E/A-Interrupt für die richtige Einstellung des Richtungsregisters gesorgt hat, wird das empfangene Byte im richtigen Puffer gespeichert.

Presto: Halbduplex-Kommunikation zwischen zwei Geräten, die mit einer einzigen UART- und E/A-Leitung auf dem Sniffer erfasst wurden, ohne Bit-Bang-UART-Kommunikation.

Sie müssen den Sendedaten-Pin des AVR nicht in Ihren Stromkreis einbinden. Schließen Sie einfach die Empfangsleitung an die Hälfte der bestehenden Verbindung an, die Sie abhören möchten. Wenn Ihr spezieller AVR zwei serielle Ports hat, sollten Sie in der Lage sein, beide Hälften der bestehenden Verbindung gleichzeitig auszuspionieren. Sie müssen nur die Porteinstellungen an die vorhandene Baudrate, Stoppbits usw. anpassen.