En el dominio de los sistemas integrados, la comunicación en serie es el método más ampliamente adoptado para la transmisión de datos entre dispositivos y periféricos. ¿Qué hay detrás de su popularidad? ¿Y qué protocolos genéricos de puerto serie debería dominar un ingeniero de sistemas integrados? Permita que RF-star le explique.
¿Qué es la comunicación serie?
En términos de metodología básica, los protocolos de transmisión de datos generalmente se pueden clasificar en dos categorías: protocolos paralelos y protocolos en serie.
Los protocolos serie utilizan una o dos líneas de transmisión para la transmisión y recepción de bits. Los bits se transmiten uno por uno de manera secuencial a través del bus de la computadora o canal de comunicación. Mientras que los protocolos paralelos transmiten y reciben bits con varios canales paralelos simultáneamente.
El protocolo de comunicación en serie es una forma sencilla y confiable de comunicación con reglas seguidas por el remitente y el receptor. Se utilizan tres ejemplos comunes de protocolos de comunicación en serie en una amplia variedad de aplicaciones.
Protocolos de comunicación en serie UART SPI I2C y módulos Bluetooth UART
Ejemplos de protocolos de comunicación serie: UART, SPI, I2C
Los principales tipos de protocolos de comunicación serie son UART, SPI e I2C.
¿Qué es la UART?
UART, o receptor/transmisor asíncrono universal, es uno de los primeros y más simples protocolos serie para intercambiar datos serie entre dos dispositivos. El protocolo de comunicación asíncrona utiliza sólo dos cables, a saber, las líneas de transmisión (TX) y recepción (RX), para transmitir y recibir datos.
Los dispositivos conectados a través de UART se comunican enviando bits a una velocidad de baudios predeterminada, que a menudo incluye bits de inicio, parada y paridad opcional. Los dispositivos UART no utilizan una señal de reloj compartida. En cambio, deben ponerse de acuerdo sobre la velocidad en baudios y el formato de los datos.
Muchos desarrolladores utilizan UART para conexiones inalámbricas y procesamiento informático debido a su fácil configuración, interfaz fácil de usar y asequibilidad.
¿Qué es SPI?
SPI significa Serial Peripheral Interface, un protocolo de comunicación en serie que se utiliza a menudo en sistemas integrados para intercambios de datos de alta velocidad entre múltiples dispositivos en el bus. Los dispositivos que se comunican a través de SPI tienen una arquitectura maestro-esclavo con múltiples dispositivos esclavos conectados a un único dispositivo maestro. Además, la comunicación SPI admite comunicación full-duplex, lo que significa que tanto el maestro como el esclavo pueden transmitir y recibir datos simultáneamente.
A diferencia de otros protocolos de comunicación como UART o I2C, SPI no tiene un protocolo predefinido ni parámetros de comunicación fijos. Esta flexibilidad hace que SPI sea ideal para aplicaciones de transmisión de datos que requieren comunicación de datos en tiempo real o de gran ancho de banda.
Haga clic aquí para obtener más información sobre las interfaces UART y SPI .
¿Qué es I2C?
I2C (abreviatura de Circuito Interintegrado), conocido alternativamente como I2C o IIC, es un bus de comunicación en serie síncrono, multimaestro/multiesclavo. Es un bus serie bidireccional de dos cables que utiliza cables de reloj serie (SCL) y de datos serie (SDA) para enviar y gestionar datos bit a bit entre múltiples dispositivos. Con I2C, se pueden conectar varios esclavos a un solo maestro (como SPI) y varios maestros pueden controlar uno o varios esclavos.
I2C ofrece extrema escalabilidad y flexibilidad para conectar numerosos dispositivos. Sin embargo, tiene algunas desventajas. Opera a una velocidad más lenta en comparación con SPI, y las líneas de reloj y datos requieren resistencias pull-up. I2C también implica una lógica más compleja y un manejo de errores, así como problemas potenciales como contención de bus e interferencia de ruido.
¿Cuál es el mejor protocolo de comunicación serie, UART, SPI, I2C? Desafortunadamente, no existe un protocolo de comunicación en serie definitivamente óptimo, ya que cada uno tiene sus propias ventajas e inconvenientes. La tabla que compara la comunicación UART, SPI e I2C, SPI muestra directamente sus diversas ventajas, desventajas y funciones para ayudarlo a elegir fácilmente la comunicación factible.
Comparación de comunicación UART, SPI e I2C, SPI
Si no sabe elegir un protocolo serie adecuado, se recomiendan estos consejos:
- Cuando prioriza la velocidad de transferencia de datos, SPI sería el protocolo de comunicación en serie más rápido.
- Si la comunicación inalámbrica va a conectar varios dispositivos manteniendo la configuración relativamente simple, I2C sería la opción preferida.
- Si su proyecto solo se inclina por transferir datos de forma transparente entre dos dispositivos, UART es la solución más simple y rentable, especialmente para aplicaciones con recursos de hardware limitados.
Ejemplos de módulos Bluetooth UART
El módulo inalámbrico RF-star utiliza tecnología de puerto serie de 2,4 GHz y puede tener una comunicación de transmisión transparente con el protocolo UART proporcionado para transmitir datos simultáneamente. Además, los ricos comandos AT le permiten acortar el tiempo de desarrollo y acelerar el lanzamiento del producto final.
Aquí se enumeran los módulos Bluetooth UART de alta calidad .
Módulos RF inalámbricos serie CC2340R5
Los módulos RF inalámbricos de la serie RF-BM-2340Xx se basan todos en MCU inalámbricos SimpleLink CC2340R5 y admiten Bluetooth 5.3 Low Energy, ZigBee 3.0, SimpleLinkTM TI 15.4-stack y sistema propietario. Todos los módulos RF-star CC2340R5 están integrados con el protocolo de transmisión transparente BLE5.0 UART. Además, los módulos de puerto serie CC2340R5 con múltiples versiones de antena extensas (por ejemplo, PCB, IPEX, chip), con diferentes dimensiones. Son muy adecuados para aplicaciones portátiles médicas, automotrices, de nuevas energías, industriales y de electrónica de consumo.
Módulos Bluetooth de bajo consumo serie CC264x
Los módulos BLE de la serie RF-star CC264x integrados con MCU TI CC2642R y CC2640R también están preprogramados con el protocolo de transmisión transparente BLE5.0 UART. La diferencia radica en el papel de CC2640R y CC2642R. En el protocolo UART, los módulos CC2642R Bluetooth Low Energy RF-BM-2642B1 y RF-BM-2642B2 pueden admitir el modo maestro-esclavo al mismo tiempo, mientras que los módulos CC2640R Bluetooth de bajo consumo pueden funcionar como dispositivo maestro o esclavo, dependiendo sobre los requisitos de la solicitud. Debido a su rendimiento estable y bajo costo, los módulos de la serie CC264x han sido altamente reconocidos en el campo de la publicidad, la radiogoniometría y las redes de malla Bluetooth.
Módulos Bluetooth LE5.3 serie EFR32BG22
Los
módulos de la serie EFR32BG22 basados en los SoC BG22 de Silicon Labs admiten BLE 5x de baja energía, malla BLE, AoA/AoD y protocolo propietario. Todos están preprogramados con
un protocolo de comunicación de puerto serie (UART) y un protocolo de comunicación I2C . Pueden comunicarse como múltiples maestros y esclavos simultáneamente. La función de conexión múltiple, el mejor consumo de energía ultrabajo de su clase y las ricas funciones de comandos AT permiten que los módulos maestro-esclavo BLE sean flexibles y escalables en diversas aplicaciones.
Módulos BLE de la serie nRF52
Los módulos BLE de la serie RF-star nRF52 cubren estos módulos RF inalámbricos basados en chips integrados Nordic nRF52805, nRF52810 y nRF52832. Los módulos nRF52810 RF-BM-ND04Cx y RF-BM-ND08Cx solo pueden funcionar como dispositivo esclavo en el protocolo de transmisión transparente BLE5.0 UART. En cambio, los módulos nRF52832 RF-BM-ND04x y RF-BM-ND08 están diseñados como módulos Bluetooth maestro-esclavo , incluso funcionando como maestro y múltiples esclavos. Los módulos multiprotocolo de la serie nRF52840 ya cuentan con el protocolo de puerto serie (UART) BLE5.0.
Resumen
Los módulos inalámbricos RF-star, especialmente los módulos Bluetooth Low Energy, están integrados con el protocolo de transmisión transparente BLE UART. Los módulos de puerto serie ayudarán a que sus productos finales se comuniquen fácil y directamente en los sistemas integrados. Si su proyecto requiere una comunicación SPI o I2C, RF-star se complace en ofrecer una solución de comunicación inalámbrica personalizada.
