O que é um protocolo de comunicação de porta série? Existem vários protocolos comuns

Existem vários protocolos de comunicação em série

Antes de falarmos do protocolo de comunicação da porta série, temos de saber que os protocolos de comunicação série incluem protocolos do sistema de comunicação interno e protocolos inter-sistemas. Vamos então explicá-los um a um.

Protocolos internos do sistema: Os mais comuns incluem o protocolo CAN, o protocolo I2C e o protocolo SPI

Protocolos inter-sistemas: Os mais comuns incluem o protocolo USART, o protocolo UART e o protocolo USB.

O que é um protocolo de sistema interno? Um protocolo de sistema interno é utilizado para comunicar entre dois dispositivos na placa. 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 internos, a complexidade do circuito e o consumo de energia são reduzidos, os custos são reduzidos e o acesso aos dados é muito seguro.

O que é um protocolo intersistemas? 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.

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.

O protocolo CAN é normalmente utilizado em redes electrónicas em automóveis, aviões e sistemas médicos. Os produtos comuns incluem o equipamento Can to Ethernet USR-CANET200.

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 caraterísticas 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 de porta de série foi posteriormente normalizado como ISO11898 em 1993. Foi o protocolo CAN que transformou completamente a comunicação entre sensores avançados.

Protocolo I2C

O bus I2C foi desenvolvido pela Philips Semiconductors. O seu objetivo original era proporcionar uma forma fácil de ligar a CPU a chips periféricos. Os periféricos em sistemas incorporados são frequentemente ligados ao microcontrolador como dispositivos mapeados na memória. O I2C requer apenas dois fios para ligar todos os periféricos ao microcontrolador. Estas linhas activas, chamadas SDA e SCL, são bidireccionais. A linha SDA é a linha de dados em série, enquanto a linha SCA é a linha de relógio em série.

I2C significa Inter Integrated Circuit (circuito integrado). O I2C requer apenas dois fios para ligar todos os periféricos ao microcontrolador. O I2C requer apenas dois fios, SDA (linha de dados em série) e SCL (linha de relógio em série), para transferir informações entre dispositivos. É o protocolo de comunicação mestre dos escravos. Cada escravo tem um endereço único. O dispositivo mestre envia o endereço e os sinalizadores de leitura/escrita do dispositivo escravo alvo. Este endereço corresponde a qualquer dispositivo slave que esteja ligado, os restantes dispositivos slave estão em modo desativado. Uma vez que os endereços coincidam, a comunicação ocorre entre o mestre e esse escravo, e os dados são enviados e recebidos. O transmissor envia 8 bits de dados e o recetor responde com 1 bit de confirmação. Após a conclusão da comunicação, a estação mestre emite uma condição de paragem.

Protocolo SPI

SPI significa Serial Peripheral Interface (Interface Periférica Serial). É um dos protocolos de comunicação de porta série desenvolvido 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 escravo. O anfitrião começa por configurar o relógio com a frequência. Em seguida, o anfitrião seleciona 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 seleciona 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 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 UART

UART significa Universal Asynchronous Transmitter and Receiver (transmissor e recetor assíncrono universal). O protocolo UART é uma comunicação em série com dois protocolos com fios. As linhas de sinal do cabo de dados são designadas por Rx e Tx. A comunicação em série é normalmente utilizada para enviar e receber sinais. É transmitida e comunicada com a porta de série para receber dados sem impulsos. A UART recebe os bytes de dados e envia os bits individuais sequencialmente.

O protocolo USAT é normalmente utilizado como um periférico do 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 USB

USB significa Universal Serial Bus (barramento de série universal). Mais uma vez, é um protocolo de dois fios para comunicação em série. Os fios de sinal do cabo de dados estão marcados com D e D-. Este protocolo de comunicação de porta série é utilizado para comunicar com os periféricos do sistema. O protocolo USB é utilizado para enviar e receber dados em série para o anfitrião e dispositivos periféricos. A comunicação USB requer software de controlador baseado nas capacidades do sistema. Os dispositivos USB podem transmitir dados no anfitrião sem qualquer barramento solicitado. Atualmente, a maioria dos dispositivos utiliza esta tecnologia para comunicar com o protocolo USB. Utilize o USB para comunicar com o controlador ARM como um computador. O USB transfere dados em diferentes modos. O primeiro é um modo lento de 10 kbps a 100 kbps; o segundo é um modo de velocidade total de 500 kbps a 10 mbps e um modo de alta velocidade de 25 mbps a 400 mbps. O comprimento máximo do cabo USB é de 4 metros.

Por exemplo: hubs, switches, ratos, teclados, pen drives.