uart通信・とは？初心者向けにやさしく解説する基本ガイド共起語・同意語・対義語も併せて解説！

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高岡智則

年齢：33歳性別：男性職業：Webディレクター（兼ライティング・SNS運用担当）居住地：東京都杉並区・永福町の1LDKマンション出身地：神奈川県川崎市身長：176cm 体系：細身〜普通（最近ちょっとお腹が気になる）血液型：A型誕生日：1992年11月20日最終学歴：明治大学・情報コミュニケーション学部卒通勤：京王井の頭線で渋谷まで（通勤20分）家族構成：一人暮らし、実家には両親と2歳下の妹恋愛事情：独身。彼女は2年いない（本人は「忙しいだけ」と言い張る）

uart通信・とは？初心者向けガイド

このページでは「uart通信・とは？」について、初心者にも分かるようにやさしく解説します。実務でよく使われるシリアル通信の基本を、身近な例とともに理解できるように進めます。

UARTとは何か

UARTはUniversal Asynchronous Receiver-Transmitterの略で、2本の線でデータを送受信する機械的な仕組みです。非同期通信と呼ばれ、送信側と受信側が同じ速度を前もって決めておくことで通信します。開始ビットとデータビット、停止ビットという小さな信号の列を使い、1フレーム分のデータを表現します。

どう動くのか

データは0と1の形で1ビットずつ送られます。1フレームは通常、開始ビット、8ビットのデータ、parityビット（任意）、1ビット以上の停止ビットからなります。受信側は開始ビットを検出するとデータを読み出し、停止ビットが来た時点でフレームの受信が完了したと判断します。

代表的な速度は9600ボー、115200ボーなどです。ボーレートを揃えないとデータが正しく解釈できません。現場では、機器を接続する前に両端のボーレートを必ず合わせる手順をとります。

TTLとRS-232、レベルの違い

多くのマイコン内蔵UARTはTTLレベル（例: 0V/3.3V あるいは 0V/5V）で動作します。一方、古いPCのシリアルポートや一部の機器はRS-232レベルを使います。そのままでは接続できないので、レベルシフターと呼ばれる小さな回路を使います。USBに変換して使うUSB-シリアルアダプタが最も手軽です。

実用的な使い方の要点

UARTの基本的な接続は以下の通りです。TXは相手のRXへ、RXは相手のTXへ接続します。必ず共通のGNDを結ぶことが大切です。配線を間違えると信号が反転したり、通信が全く成立しなくなります。

典型的な使い方の例

実務ではマイコン同士のデバッグ、センサーやモジュールとの通信、そしてPCとマイコンのデータ交換などに使われます。簡単な例として、データを1バイトずつ送って受信を確認するテストを実施します。シリアルモニタを使えば、受信した文字を画面に表示させることが可能です。

UARTと他の通信規格の違い

項目	UART	I2C	SPI
通信方式	非同期	同期	同期
主な線	TX, RX, GND	SDA, SCL, GND	MOSI, MISO, SCK, SS
多点接続	通常1対1	複数デバイス可	主に1対多
難易度	低〜中	中	中

まとめ

UARTはシンプルで使いやすい通信規格です。2本の線とボーレートを揃えるだけで、マイコン同士やマイコンとモジュールの間でデータをやりとりできます。初めて触るときは、TTLレベルの基本接続とボーレート合わせを最初の課題として練習しましょう。最後に、適切なレベル変換と電源供給、そして適切な配線を心掛けることが、安定した通信への第一歩です。

uart通信の同意語

UART: Universal Asynchronous Receiver-Transmitterの略。マイコンなどで用いられる、データを非同期のシリアル信号として送受信するハードウェア機構・機能です。
Universal Asynchronous Receiver-Transmitter: UARTの正式名称。英語表記で、データを非同期のシリアル信号として送受信するハードウェア・機能を指します。
非同期シリアル通信: データをビット列として、時刻同期を使わずに送受信する通信方式。UARTはこの非同期シリアル通信を実現する代表的なハードウェアです。
シリアル通信（非同期）: 非同期のシリアル通信を指す表現。1ビットずつ連続して送る通信で、タイミングは送受信機が独自に行います。
UARTモジュール: UART機能を実装した部品・回路・ソフトウェアのまとまり。データの送受信処理を担います。
UARTインターフェース: UARTを使ってデータを入出力するための接続手段。TX/RX線、GND、ボーレート設定などの要素を含みます。

uart通信の対義語・反対語

同期通信: クロック信号を共有してデータを一定の間隔で転送する方式。UARTのような非同期シリアルと対照的に、送信と受信のタイミングを時計で厳密に揃えます。
アナログ通信: 信号を連続的な波形として伝送する方式。UARTはデジタルの0/1ビット列を送るため、アナログとは性質が異なります。
並列通信: 複数ビットを同時に別々の信号線で一度に送る方式。UARTは1ビットずつシリアルに送るため、並列は対になる概念です。
同期式シリアル通信: クロックを共有してデータを逐次転送するシリアル通信。UARTは非同期式の代表格なので、こちらとは性質が異なります。

uart通信の共起語

非同期通信: クロックを共有せず、データをスタートビット・データビット・パリティ・ストップビットで区切って送受信する基本的な通信形式。UARTの特徴です。
シリアル通信: ビット列を連続して送受信する通信の総称。UARTは代表的な非同期シリアル通信の一種です。
UART: Universal Asynchronous Receiver/Transmitter の略。未同期のデータを送受信するデバイスの基本要素。
USART: Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter の略。同期転送もサポートする拡張型の受受信機。
ボーレート: 通信速度を表す指標。bps（bits per second）で測定。両端機器で同じ値を設定する必要があります。
データ長: 1フレーム内のデータビットの長さ。代表設定は8ビットだが7ビットなども選択可能です。
データビット: 送受信に用いられる実データのビット数。通常は8ビットが標準です。
パリティ: データ検証のためのビット。なし・偶数・奇数などの設定があります。
ストップビット: フレームの終端を示すビット。1ビットまたは2ビットが使われます。
8N1: データ長8ビット・パリティなし・ストップビット1の標準的な設定。最も一般的に用いられます。
フロー制御: 受信側が処理可能な速度を超えないように送信を制御する仕組み。
RTS/CTS: ハードウェアフロー制御の代表。送信側と受信側の準備状態を信号でやり取りします。
XON/XOFF: ソフトウェアフロー制御。特定の文字列で送信を一時停止・再開します。
DTR/DSR: データ端末用制御線。接続の有効/無効を示す信号です。
TTLレベル: 0V/5V（または0V/3.3V）のロジックレベル。UARTは電圧レベルに依存します。
レベルシフト: 異なる電圧レベル間で信号を適切に変換する回路、直接接続を避けるために必要です。
RS-232: 古典的なシリアル規格。電圧レベルやコネクタ形状が異なり、長距離に適しています。
RS-485: 差動信号を用いる規格。長距離やノイズ耐性に強く、半二重/全二重で動作可能。
USB-シリアル変換: USBとUARTを橋渡しするデバイス。PCとマイコン間の通信で広く使われます。
FTDI/FT232/FT231X: USB-シリアル変換チップの代表。安定性とソフトウェアサポートが特徴。
CP2102/CP2104: Silicon Labs の USB-シリアル変換IC。手頃な価格で広く利用されています。
CH340/CH341: 中国メーカーのUSB-シリアル変換IC。コストパフォーマンスに優れています。
COMポート: Windows系での仮想シリアルポート名。デバイスマネージャ等で表示されます。
ttyUSB/ttyACM: Linux系での仮想シリアルデバイスファイル。/dev/ttyUSB0 などとして現れます。
TXライン: 送信（Transmit）信号ライン。データを送り出す側の出力です。
RXライン: 受信（Receive）信号ライン。データを受け取る側の入力です。
送信バッファ: 送信データを一時的に蓄えるメモリ領域。連続送信の滑らかさを保ちます。
受信バッファ: 受信データを一時的に蓄えるメモリ領域。データの取りこぼしを防ぎます。
割り込み/ISR: UARTイベント発生時にCPUへ通知する仕組み。効率的なデータ処理を実現します。
DMA転送: データを直接周辺機器とメモリ間で転送する機構。大容量転送時のCPU負荷を軽減します。
デバッグ用コンソール: UARTを使ってPCへデバッグ出力を表示する用途のこと。
パリティエラー: 受信データのパリティ検査に失敗した場合に発生するエラー。
フレームエラー: データフレームの構成が不正な場合に発生するエラー。
オーバーランエラー: 受信バッファが満杯の状態で新しいデータを受け取ると発生するエラー。

uart通信の関連用語

UART: Universal Asynchronous Receiver-Transmitter の略。非同期通信で1ビットずつデータを送受信するハードウェアユニットで、スタートビットとストップビットでフレームを区切ります。
USART: Universal Synchronous/Asynchronous Receiver-Transmitter。同期と非同期の両方のモードに対応する UART の拡張形。
RS-232: PCなどで昔から使われるシリアル規格。信号レベルはおおむね-12V〜+12V程度でDB9/DB25などのコネクタを使用します。
RS-422: 差動信号を用いる長距離伝送規格。1対で送信側と受信側を分離して接続することが多いです。
RS-485: 差動信号を使う多点接続のシリアル規格。半二重または全二重で長距離伝送に強い特性を持ちます。
TTL UART: TTL レベルの UART。ロジックレベルは0〜5Vまたは0〜3.3Vなど。RS-232 との直接接続にはレベルシフタが必要です。
ボーレート: 1秒間に転送するビット数のこと。通信速度の指標で、値が大きいほど速くなるが誤り耐性や距離に影響します。
データビット: 1フレーム中のデータ部のビット数。一般的には8ビットが多く使われます。
スタートビット: フレームの開始を示す0のビット。受信側がデータの開始を検知するきっかけになります。
パリティ: データの整合性を検証するビット。None（無し）、Even（偶数）、Odd（奇数）などの設定があります。
ストップビット: フレームの終端を示すビット。1ビットまたは2ビットを使うことが一般的です。
フレーム: スタートビット・データビット・パリティ・ストップビットから成る送受信単位。
フロー制御: データの送信量と受信準備状況を調整する機構。ハードウェアの RTS/CTS やソフトウェアの XON/XOFF があります。
RTS/CTS: ハードウェアフロー制御の信号線。RTS が送信許可、CTS が受信準備の合図を表します。
XON/XOFF: ソフトウェアフロー制御。特定の制御文字で送信の停止と再開を指示します。
半二重/全二重: 通信の同時送受信の可否。半二重は同時送受信不可、全二重は同時送受信が可能です。
レベルシフタ: 異なる電圧レベル間の信号を適切なレベルへ変換する回路。TTL と RS-232 などの接続に使います。
MAX232: TTL と RS-232 のレベル変換を行う代表的なレベルシフタIC。市販のブレークアウトボードにも搭載されています。
データバッファ: 受信データを蓄えるリングバッファや FIFO。処理遅延を吸収します。
割り込み: 受信データ到着などのイベント発生時に CPU へ処理を通知する仕組み。
DMA: Direct Memory Access。UART のデータ転送を CPU 経由せずメモリへ直接移動させる機構で高速化に寄与します。
ループバック: 送信と受信を回線上でループさせて動作確認するテスト手法。
デバッグ用 UART: 開発時にコンソールとして使われる UART。ボードのデバッグやログ出力に利用します。
8N1: 最も一般的な設定。8 データビット、パリティなし、1 ストップビット。
エラービット: 通信中に発生するエラーを示す指標。フレーミングエラー、パリティエラー、オーバーランなど。
オーバーラン: 受信側がデータを処理しきれず新しいデータを失う現象。
フレーミングエラー: ビット長のずれなどで開始ビットを正しく検出できない時に発生するエラー。
パリティエラー: 受信データのパリティと設定が一致しない場合に発生するエラー。
コネクタ/ピン: RS-232 では DB9/DB25、TTL ではヘッダ端子など。基本は TX/RX/GND。
端末/コンソール: UART を介してコマンド入力や出力を行うデバイスやソフトウェア。
ターミナルソフト: PuTTY、minicom、Screen など UART 通信を操作・表示するソフトウェア。