깨진 글자에서 보율을 되찾는다

목표

포착된 표본 열에서 UART 프레임을 직접 해독하고, 송신 클럭이 어긋난 포착에서 실제 비트 시간을 되재어 읽히는 문장을 되살립니다. 그 과정에서 패리티와 프레이밍 오류가 각각 무엇을 잡고 무엇을 놓치는지 숫자로 셉니다.

왜 중요한가

UART 에는 클럭 선이 없습니다. 양쪽이 같은 비트 시간을 믿고 있어야 하는데 그 믿음을 확인할 방법이 프레임마다 한 번, 시작 비트뿐입니다. 그래서 클럭이 어긋나면 프레임 뒤쪽부터 무너지고, 증상은 "글자가 깨진다" 로만 올라옵니다. 이 실습은 그 신고를 몇 퍼센트 어긋났는가라는 숫자로 바꾸는 연습입니다. 값을 고치는 것이 아니라 시간 축을 고친다는 점이 핵심이고, 그 시간 축의 근거는 포착 파일 안에 이미 들어 있습니다.

단계

1. 표본 열에 시간 축을 세운다 — 머리말의 표본 속도로 표본 번호를 시각으로 바꾸고 개요를 남깁니다.
2. 임계값을 올리면 모서리가 움직인다 — rising_edges 를 구현하고 두 임계값의 검출 시각 차이를 잽니다.
3. 프레임 해독기를 쓴다 — 시작 모서리에서 (k + 0.5) 비트 시간 떨어진 표본을 읽는 decode 를 구현합니다.
4. 정상 포착을 읽는다 — 프레이밍 오류 0으로 문장을 얻습니다.
5. 표본을 솎아 판독이 무너지는 곳을 찾는다 — 1·4·10·25·50 간격으로 다시 해독합니다.
6. 명목 보율로 읽었을 때의 증상 — 어긋난 포착의 프레이밍 오류와 가장 짧은 펄스를 잽니다.
7. 비트 시간을 되재어 문장을 되살린다 — 거친 값에서 시작해 긴 기준선으로 좁힙니다.
8. 패리티가 놓친 것을 센다 — 조용히 틀린 프레임이 몇 개인지 셉니다.

참고

• 재료는 /opt/fixtures/serialbus/uart/ 아래 세 편입니다: hello-9600.csv(정상), drift-8n1.csv, drift-8e1.csv. 읽기 전용이며 고치지 마세요. 형식 설명은 같은 폴더 위의 /opt/fixtures/serialbus/README.md 에 있습니다.
• 포착 파일을 읽는 함수는 capture.py 같은 파일 하나에 두고 단계마다 다시 쓰지 마세요. 정답지도 그렇게 합니다.
• 파일의 n 열은 표본 번호입니다. 시각은 n / sample_rate_hz 초이고, 파일에 시각 열은 없습니다.
• 흔한 실수 하나: 데이터 비트를 높은 자리부터 모으는 것. UART 는 낮은 자리부터입니다.
• 흔한 실수 둘: 비트당 표본 수를 정수로 반올림하는 것. 9600 Bd 를 500 kHz 로 받으면 52.083 이고, 반올림하면 프레임 끝에서 어긋납니다.
• 추가 설치도 인터넷도 필요 없습니다. python3 만 씁니다.
• 예상 70분이므로 기본 60분이 끝나기 전에 ＋시간으로 연장하세요(최대 180분). 세션이 끝나면 /root 가 사라지므로 남기고 싶은 것은 따로 보관하세요.

단계 8개

1. 표본 열에 시간 축을 세운다
2. 임계값을 올리면 모서리가 움직인다
3. 프레임 해독기를 쓴다
4. 정상 포착을 읽는다
5. 표본을 솎아 판독이 무너지는 곳을 찾는다
6. 명목 보율로 읽었을 때의 증상
7. 비트 시간을 되재어 문장을 되살린다
8. 패리티가 놓친 것을 센다