O que é a comunicação em série? A explicação académica é um método de envio contínuo de um bit de dados através do bus num determinado momento. Tal como um arqueiro que dispara o seu arco e flecha frequentemente, whoosh, whoosh, whoosh...
O que é o protocolo de comunicação em série? Em poucas palavras, é o método de transmissão do protocolo utilizado na comunicação em série.
Quantos tipos de protocolos de comunicação em série existem? Os protocolos de comunicação em série incluem protocolos inter-sistemas e protocolos internos do sistema.
Protocolo Intersistema: Um protocolo intersistemas utilizado para comunicar entre dois dispositivos diferentes. Tal como a comunicação entre o computador e o kit de microcontroladores. A comunicação é efectuada através do sistema de barramento interno. Os protocolos mais comuns incluem o protocolo UART, o protocolo USART e o protocolo USB.
Protocolo do sistema interno: O protocolo interno do sistema é utilizado para comunicar entre dois dispositivos na placa de circuitos. Ao utilizar estes protocolos internos do sistema, alargaremos os periféricos do microcontrolador sem utilizar os protocolos internos do sistema. A utilização de protocolos internos aumenta a complexidade do circuito e o consumo de energia. Utilizando protocolos in-system, a complexidade do circuito e o consumo de energia são reduzidos, os custos são reduzidos e o acesso aos dados é muito seguro. Os protocolos mais comuns incluem o protocolo I2C, o protocolo SPI e o protocolo CAN.
Protocolo UART
UART stands for Universal Asynchronous Transmitter and Receiver. The UART protocol is a serial communication with two wired protocols. Data cable signal lines are labeled Rx and Tx. Serial communication is commonly used to send and receive signals. It is transmitted and communicated with the serial port to receive data without pulse-like. The UART receives the data bytes and sends the individual bits sequentially.
O protocolo USAT é normalmente utilizado como um periférico de MCU em sistemas incorporados; de um modo geral, o nível TTL é derivado diretamente do pino do chip; e o nível RS232 pode ser ligado ao chip de conversão no meio: Normas para comunicação em série
A UART é um protocolo half-duplex. Half-duplex significa ter a capacidade de transmitir e receber dados, mas não simultaneamente. A maioria dos controladores tem uma UART de hardware na placa. Ela usa uma linha de dados para enviar e receber dados. Tem um bit de arranque, dados de 8 bits e um bit de paragem, indicando que os dados de 8 bits são transmitidos de alto para baixo. Por exemplo: correio eletrónico, mensagens de texto, walkie-talkies, servidor de série de equipamento de transmissão IoT industrial.
Protocolo USART
USART significa Universal Synchronous and Asynchronous Transmitter and Receiver (transmissor e recetor universal síncrono e assíncrono). Trata-se de uma comunicação em série com protocolo de dois fios. As linhas de sinal do cabo de dados são designadas por Rx e TX. Este protocolo é utilizado para enviar e receber dados byte a byte, juntamente com impulsos de relógio. Este é um protocolo full-duplex, o que significa que os dados são enviados e recebidos simultaneamente a diferentes velocidades da placa. Diferentes dispositivos comunicam com o microcontrolador através deste protocolo. Por exemplo, telecomunicações.
Protocolo USB
USB stands for Universal Serial Bus. Again, it is a two-wire protocol for serial communication. Data cable signal wires are marked D and D-. This protocol is used to communicate with system peripherals. The USB protocol is used to send and receive data serially to the host and peripheral devices. USB communication requires driver software based on system capabilities. USB devices can transmit data on the host without any requested bus. Now, most devices today use this technology to communicate with the USB protocol. Use USB to communicate with the ARM controller like a computer. USB transfers data in different modes. The first is a slow mode from 10 kbps to 100 kbps; the second is a full speed mode from 500kbps to 10mbps and a high speed mode from 25mbps to 400Mbps. The maximum USB cable length is 4 meters.
Por exemplo: rato, teclado, hub, switch, pen drive.
Protocolo I2C
I2C stands for Inter Integrated Circuit. I2C requires only two wires to connect all peripherals to the microcontroller. I2C requires only two wires, SDA (serial data line) and SCL (serial clock line), to transfer information between devices. It is the master of the slave communication protocol. Each slave has a unique address. The master device sends the address and read/write flags of the target slave device. This address matches any slave device that is turned on, the remaining slave devices are in disabled mode. Once the addresses match, communication takes place between the master and that slave, and data is sent and received. The transmitter sends 8 bits of data and the receiver replies with 1 bit of confirmation. After the communication is completed, the master station issues a stop condition.
The I2C bus was developed by Philips Semiconductors. Its original purpose was to provide an easy way to connect the CPU to peripheral chips. Peripherals in embedded systems are often connected to the microcontroller as memory mapped devices. I2C requires only two wires to connect all peripherals to the microcontroller. These active lines, called SDA and SCL, are bidirectional. The SDA line is the serial data line, while the SCA line is the serial clock line.
Resistência de pull-up I2C:
Porquê utilizar resistências pull-up nas linhas I2C SCL e SDA.
As linhas SDA e SCL são ambas controladoras de dreno aberto.
Pode conduzir a saída para baixo e para cima.
Para que a linha fique alta, é necessário fornecer uma resistência pull-up
Protocolo SPI
SPI significa Serial Peripheral Interface (Interface Periférica Serial). É um dos protocolos de comunicação em série desenvolvidos pela Motorola. Por vezes, o protocolo SPI é também designado por protocolo de 4 fios. Requer quatro fios MOSI, MISO, SS e SCLK. O protocolo SPI é utilizado para comunicar dispositivos mestre e escravos. O anfitrião começa por configurar o relógio com a frequência. Em seguida, o anfitrião selecciona um dispositivo escravo específico para comunicar através de um botão de pressão. Selecionar esse dispositivo específico e iniciar a comunicação entre o mestre e esse escravo específico. O master selecciona apenas um slave de cada vez. É um protocolo de comunicação full-duplex. No caso de transferências de bits, não está limitado a palavras de 8 bits.
Protocolo CAN
CAN significa Controller Area Network (rede de controlo). Trata-se de um protocolo de comunicação em série. Requer duas linhas CAN high (H) e CAN low (H-). Foi desenvolvido pela Robert Bosh Corporation em 1985 para utilização em redes automóveis. Baseia-se num protocolo de transporte orientado para as mensagens.
A década de 1970 foi a época em que os fabricantes de automóveis começaram a introduzir novas funcionalidades, como travões anti-bloqueio, ar condicionado, controlo das mudanças, fechaduras das portas com comando centralizado, etc. Estas características implicam cablagens adicionais e designs complexos, aumentando os custos e os riscos. Para ultrapassar estes problemas, a Robert Bosch introduziu o protocolo CAN na década de 1980. Este protocolo de comunicação em série foi posteriormente normalizado como ISO11898 em 1993. Foi o protocolo CAN que transformou completamente a comunicação entre sensores avançados.
O protocolo CAN é normalmente utilizado em redes electrónicas em automóveis, aviões e sistemas médicos. Os produtos comuns incluem o equipamento CAN para Ethernet USR-CANET200
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