Che cos'è un protocollo di comunicazione per porta seriale? Ce ne sono diversi comuni

Esistono diversi protocolli di comunicazione seriale

Before talking about serial port communication protocol, we need to know that serial communication protocols include internal communication system protocols and inter-system protocols. So let’s explain them one by one below.

Protocolli interni al sistema: I più comuni sono il protocollo CAN, il protocollo I2C e il protocollo SPI.

Protocolli intersistema: I più comuni sono il protocollo USART, il protocollo UART e il protocollo USB.

Che cos'è un protocollo di sistema interno? Un protocollo di sistema interno viene utilizzato per comunicare tra due dispositivi della scheda. Utilizzando questi protocolli di sistema interni, estenderemo le periferiche del microcontrollore senza utilizzare i protocolli di sistema interni. L'uso dei protocolli di sistema aumenta la complessità del circuito e il consumo di energia. Utilizzando i protocolli di sistema, la complessità del circuito e il consumo di energia si riducono, i costi si riducono e l'accesso ai dati è molto sicuro.

Che cos'è un protocollo intersistema? Un protocollo intersistema utilizzato per comunicare tra due dispositivi diversi. Come nel caso della comunicazione tra il computer e il kit di microcontrollori. La comunicazione avviene attraverso il sistema di bus interno.

Protocollo CAN

CAN è l'acronimo di Controller Area Network. È un protocollo di comunicazione seriale. Richiede due linee CAN high (H) e CAN low (H-). È stato sviluppato dalla Robert Bosh Corporation nel 1985 per essere utilizzato nelle reti automobilistiche. Si basa su un protocollo di trasporto orientato ai messaggi.

Il protocollo CAN è comunemente utilizzato nelle reti elettroniche di automobili, aerei e sistemi medici. I prodotti più comuni includono l'apparecchiatura Can to Ethernet USR-CANET200.

Gli anni '70 sono stati l'epoca in cui le case automobilistiche hanno iniziato a introdurre nuove funzionalità, come i freni antibloccaggio, l'aria condizionata, il controllo delle marce, le serrature delle porte ad azionamento centralizzato, ecc. Queste caratteristiche richiedono cablaggi aggiuntivi e progettazioni complesse, aumentando i costi e i rischi. Per superare questi problemi, negli anni '80 Robert Bosch ha introdotto il protocollo CAN. Questo protocollo di comunicazione su porta seriale è stato ulteriormente standardizzato come ISO11898 nel 1993. È il protocollo CAN che ha trasformato completamente la comunicazione tra sensori avanzati.

Protocollo I2C

Il bus I2C è stato sviluppato da Philips Semiconductors. Il suo scopo originario era quello di fornire un modo semplice per collegare la CPU ai chip periferici. Le periferiche nei sistemi embedded sono spesso collegate al microcontrollore come dispositivi mappati in memoria. I2C richiede solo due fili per collegare tutte le periferiche al microcontrollore. Queste linee attive, chiamate SDA e SCL, sono bidirezionali. La linea SDA è la linea dei dati seriali, mentre la linea SCA è la linea di clock seriale.

I2C è l'acronimo di Inter Integrated Circuit. I2C richiede solo due fili per collegare tutte le periferiche al microcontrollore. I2C richiede solo due fili, SDA (linea dati seriale) e SCL (linea di clock seriale), per trasferire informazioni tra i dispositivi. È il master del protocollo di comunicazione slave. Ogni slave ha un indirizzo univoco. Il dispositivo master invia l'indirizzo e i flag di lettura/scrittura del dispositivo slave di destinazione. Questo indirizzo corrisponde a qualsiasi dispositivo slave acceso, mentre i dispositivi slave rimanenti sono in modalità disabilitata. Una volta che gli indirizzi corrispondono, la comunicazione avviene tra il master e lo slave e i dati vengono inviati e ricevuti. Il trasmettitore invia 8 bit di dati e il ricevitore risponde con 1 bit di conferma. Al termine della comunicazione, la stazione master emette una condizione di stop.

Protocollo SPI

SPI è l'acronimo di Serial Peripheral Interface. È uno dei protocolli di comunicazione della porta seriale sviluppati da Motorola. A volte il protocollo SPI è chiamato anche protocollo a 4 fili. Richiede quattro fili MOSI, MISO, SS e SCLK. Il protocollo SPI viene utilizzato per comunicare tra dispositivi master e slave. L'host configura innanzitutto il clock con la frequenza. L'host seleziona quindi un dispositivo slave specifico con cui comunicare tramite un pulsante a pressione. Selezionando quel dispositivo specifico, si avvia la comunicazione tra il master e quello specifico slave. Il master seleziona solo uno slave alla volta. Si tratta di un protocollo di comunicazione full-duplex. Nel caso di trasferimenti di bit, non è limitato a parole di 8 bit.

Protocollo USART

USART è l'acronimo di Universal Synchronous and Asynchronous Transmitter and Receiver. È una comunicazione seriale con protocollo a due fili. Le linee di segnale del cavo dati sono denominate Rx e TX. Questo protocollo viene utilizzato per inviare e ricevere dati byte per byte insieme a impulsi di clock. Si tratta di un protocollo full-duplex, ovvero i dati vengono inviati e ricevuti simultaneamente a diverse velocità della scheda. Attraverso questo protocollo, diversi dispositivi comunicano con il microcontrollore. Ad esempio, le telecomunicazioni.

Protocollo UART

UART è l'acronimo di Universal Asynchronous Transmitter and Receiver. Il protocollo UART è una comunicazione seriale con due protocolli cablati. Le linee di segnale del cavo dati sono denominate Rx e Tx. La comunicazione seriale è comunemente utilizzata per inviare e ricevere segnali. Viene trasmessa e comunicata con la porta seriale per ricevere dati senza impulsi. L'UART riceve i byte di dati e invia i singoli bit in sequenza.

Il protocollo USAT è solitamente utilizzato come periferica di MCU nei sistemi embedded; in generale, il livello TTL è derivato direttamente dal pin del chip; il livello RS232 può essere collegato al chip di conversione nel mezzo: Standard per la comunicazione seriale

L'UART è un protocollo half-duplex. Half-duplex significa che è in grado di trasmettere e ricevere dati, ma non contemporaneamente. La maggior parte dei controllori dispone di una UART hardware sulla scheda. Utilizza una linea dati per inviare e ricevere dati. Ha un bit di avvio, un dato a 8 bit e un bit di stop, che indica che i dati a 8 bit vengono trasmessi da alto a basso. Ad esempio: e-mail, messaggi di testo, walkie-talkie, server seriale di apparecchiature di trasmissione IoT industriali.

Protocollo USB

USB è l'acronimo di Universal Serial Bus. Si tratta di un protocollo a due fili per la comunicazione seriale. I fili del segnale del cavo dati sono contrassegnati da D e D-. Questo protocollo di comunicazione della porta seriale viene utilizzato per comunicare con le periferiche del sistema. Il protocollo USB viene utilizzato per inviare e ricevere dati in serie all'host e alle periferiche. La comunicazione USB richiede un software driver basato sulle capacità del sistema. I dispositivi USB possono trasmettere dati sull'host senza che sia richiesto il bus. Oggi la maggior parte dei dispositivi utilizza questa tecnologia per comunicare con il protocollo USB. Utilizzare l'USB per comunicare con il controller ARM come un computer. L'USB trasferisce i dati in diverse modalità. La prima è una modalità lenta da 10 kbps a 100 kbps; la seconda è una modalità a velocità piena da 500kbps a 10mbps e una modalità ad alta velocità da 25mbps a 400Mbps. La lunghezza massima del cavo USB è di 4 metri.

Ad esempio: hub, switch, mouse, tastiere, pen drive.