introdução

A comunicação em série é a abordagem mais utilizada para transferir informação entre equipamentos de processamento de dados e Periféricos. Em geral, comunicação significa intercâmbio de informações entre indivíduos através de documentos escritos, palavras verbais, aulas de áudio e vídeo.

cada dispositivo pode ser o seu computador pessoal ou rodagens móveis em protocolo serial. O protocolo é a forma segura e confiável de comunicação com um conjunto de regras endereçadas pela máquina de origem (remetente) e máquina de destino (receptor). Para ter uma visão melhor, expliquei o conceito de comunicação em série.

no sistema embutido, A comunicação Serial é a maneira de trocar dados usando diferentes métodos na forma de binário digital serial. Algumas das interfaces bem conhecidas utilizadas para o intercâmbio de dados são RS-232, RS-485, I2C, SPI, etc.o que é a comunicação em série?

na comunicação serial, os dados estão na forma de pulsos binários. Em outras palavras, podemos dizer binário um representa uma lógica alta ou 5 Volts, e zero representa uma lógica baixa ou 0 Volts. A comunicação em série pode assumir muitas formas, dependendo do tipo de modo de transmissão e transferência de dados. Os modos de Transmissão são classificados como Simplex, Half Duplex e Full Duplex. Haverá uma fonte (também conhecido como remetente) e destino (também chamado de receptor) para cada modo de transmissão.

os Modos de Transmissão – Comunicação Serial

O método Simplex é uma forma de comunicação técnica. Apenas um cliente (o remetente ou o destinatário está activo de cada vez). Se um remetente transmite, o receptor só pode aceitar. A transmissão de rádio e televisão são exemplos de simplex mode.

no modo semi-Duplex, tanto o remetente como o destinatário estão activos mas não de momento, ou seja, se um remetente transmite, o receptor pode aceitar mas não pode enviar e vice-versa. Um bom exemplo é a internet. Se um cliente (laptop) envia um pedido para uma página web, o servidor web processa a aplicação e envia de volta a informação.o modo Duplex completo é amplamente utilizado no mundo. Aqui tanto o remetente como o receptor podem transmitir e receber ao mesmo tempo. Um exemplo é o seu smartphone.

para além dos modos de transmissão, temos de considerar a endianidade e o desenho do protocolo do computador hospedeiro (remetente ou receptor). Endianness é a forma de armazenar os dados em um endereço de memória particular. Dependendo do alinhamento de dados, o endian é classificado como

• Little Endian e
• Big Endian.

tome este exemplo para entender o conceito de endianness. Suponha que temos um 32-bit hexadecimal de dados ABCD87E2. Como esses dados são armazenados na memória? Para ter uma ideia clara, expliquei a diferença entre o pequeno Endian e o grande Endian.

Little Endian Vs Big Endian

transferência de Dados pode acontecer de duas maneiras. São comunicações em série e comunicações paralelas. A comunicação Serial é uma técnica usada para enviar dados bit a bit usando dois fios, ou seja, transmissor (remetente) e receptor.

Por exemplo, eu quero enviar um dado binário de 8 bits 11001110 do transmissor para o receptor. Mas, que parte sai primeiro? O Bit-MSB mais significativo (7 ° bit) ou o Bit – LSB menos significativo (0 ° Bit). Não podemos dizer. Aqui estou eu considerando LSB está se movendo primeiro (para o pequeno Endian).

Comunicação Serial

a Partir do diagrama acima, para cada relógio de pulso; o transmissor envia um único bit de dados para o receptor.a comunicação paralela move 8,16 ou 32 bits de dados de cada vez. Impressoras e máquinas Xerox usam comunicação paralela para uma transferência de dados mais rápida.

RS232 Comunicação Paralela

Diferença entre a comunicação Série e Paralela

comunicação Serial envia apenas um bit de cada vez. assim, estas requerem menos linhas de E / S (Entrada-saída). Assim, ocupando menos espaço e mais resistente à conversa cruzada. A principal vantagem da comunicação em série é que o custo de todo o sistema embutido se torna barato e transmite a informação a uma longa distância. A transferência Serial é usada em dispositivos DCE (Equipamentos de comunicação de dados) como um modem.

em comunicação paralela, um pedaço de dados (8,16 ou 32 bits) é enviado de cada vez. Então, cada bit de dados requer uma linha de E/S física separada. A vantagem da comunicação paralela é que é rápido, mas sua desvantagem é que ele usa mais número de linhas de entrada-saída. A transferência paralela é usada em PC (Computador pessoal) para interconectar CPU (unidade central de processamento), RAM (memória de acesso aleatório), modems, áudio, vídeo e hardware de rede.Nota: Se o seu circuito integrado ou processador suporta menos quantidade de pinos de entrada/saída, é melhor optar por comunicação serial

para uma compreensão fácil, aqui está a comparação de comunicação serial e paralela.

Sincronização de Clock

Para um trabalho eficiente de dispositivos seriais, o relógio é a principal fonte. O mau funcionamento do relógio pode levar a resultados inesperados. O sinal de clock é diferente para cada dispositivo serial, e é categorizado como protocolo síncrono e protocolo assíncrono.

interface serial síncrona

Todos os dispositivos na interface serial síncrona usam o barramento CPU único para compartilhar tanto clock quanto dados. Devido a este fato, a transferência de dados é mais rápida. A vantagem é que não haverá desfasamento na taxa de baud. Além disso, são necessárias menos linhas I/O (entrada-saída) para interface de componentes. Exemplos são I2C, SPI, etc.

interface serial assíncrona

A interface assíncrona não tem um sinal de relógio externo, e baseia-se em quatro parâmetros, nomeadamente

1. Controlo da taxa de Baud
2. controlo do fluxo de dados
3. Controlo da transmissão e recepção
4. controlo de erro.os protocolos assíncronos são adequados para uma comunicação estável. Estes são usados para aplicações de longa distância. Exemplos de protocolos assíncronos são RS-232, RS-422 e RS-485.como funciona a comunicação em série?

   CPU avançada, como microcontrolador e microprocessador fazer uso de comunicação serial para se comunicar com o mundo externo, bem como nos periféricos de chips. Para nos familiarizarmos, tomemos um exemplo simples. Por suposição, você quer enviar um presente de arquivo em seu laptop para smartphone. Como enviarias? Provavelmente usando Bluetooth ou protocolo Wi-Fi, certo.

   assim, Aqui estão os passos para estabelecer a comunicação serial

   1. adicione a conexão.

   no primeiro passo, o seu portátil irá procurar por dispositivos próximos a 100m e irá listar os dispositivos encontrados. Este processo é muitas vezes chamado de roaming.

   1. Seleccione o dispositivo que deseja comunicar.

   para se ligar ao seu telemóvel, o emparelhamento tem de ser feito. A configuração padrão já está presente no software. Portanto, não há necessidade de configurar a taxa de baud manualmente. Além disso, há quatro regras desconhecidas. Eles são a taxa de baud, seleção de bit de dados (framing), bit start-stop e paridade.

   

   Rules of Serial Communication

   # 1 What is Baud rate?

   taxa de Baud é a velocidade de transferência de dados do transmissor para um receptor na forma de bits por segundo. Algumas das taxas de baud padrão são 1200, 2400, 4800, 9600, 57600.

   Você tem que definir a mesma taxa de baud em ambos os lados (móvel e Laptop).nota: quanto maior a taxa de baud, mais dados podem ser transferidos em menor quantidade de tempo.

   no entanto, eu recomendo usar até 115200 como um limite seguro devido ao desfasamento da frequência de amostragem na extremidade do receptor.

   # 2 enquadramento

   enquadramento mostra quantos bits de dados deseja enviar do dispositivo da máquina (Laptop) para o móvel (receptor). São 5, 6, 7 ou 8 bits? Na maioria dos dispositivos, 8 bits são preferidos. Depois de selecionar o bloco de dados de 8 bits, endianness tem que ser acordado pelo remetente e receptor.

   # 3 sincronização

   Transmissor adiciona bits de sincronização (1 bit inicial e 1 ou 2 BiT de paragem) à base de dados original. Bits de sincronização ajudam o receptor a identificar o início e o fim da transferência de dados. Este processo é conhecido como transferência de dados assíncrona.

   # 4 Controle de erros

   corrupção de dados pode acontecer devido ao ruído externo no final do receptor. A única solução para obter a saída estável é verificar a paridade.

   Se os dados binários contiverem um número par de 1’s é conhecido como paridade par e o bit de paridade é definido para ‘1’. Se os dados binários incluem um número ímpar de 1’s, ele é chamado de paridade ímpar, e agora bit de paridade é definido para ‘0’.

   protocolos seriais assíncronos

   a questão mais comum que vem à mente quando você começa a trabalhar no sistema embutido é por que usar protocolos assíncronos?

   • deslocar a informação a uma distância mais longa e
   • para uma transferência de dados mais fiável.

   alguns dos protocolos de comunicação assíncrona são:

   RS-232 protocolo

   • RS232 é o primeiro protocolo serial usado para conectar modems para telefonia. RS significa padrão recomendado, e agora mudou para EIA (Electronic Industries Alliance ) / TIA ( Telecommunication Industry Association).
   • It is also used in modem, mouse, and CNC (computed numerical computing) machines. Só se pode ligar um transmissor a um receptor.
   • suporta a comunicação duplex completa e permite a taxa de baud até 1Mbps.o comprimento do cabo é limitado a 50 pés.

   Como sabe, os dados armazenados na memória estão na forma de bytes. Você pode ter uma dúvida de como os dados byte-wise são convertidos em bits binários? A resposta é uma porta em série.

   a porta série tem um chip interno chamado UART. UART é um acrônimo para receptor universal assíncrono transmissor que converte os dados paralelos (byte) na forma serial bitwise.

   

   RS232 porta Série

   RS-232 ligação cablagem

   A porta série RS232 tem nove pinos, modelos de tipo masculino ou feminino. RS 232C serial communication interface é a versão posterior do RS232.

   Todas as características presentes no RS232 estão presentes no modelo RS232C, exceto que tem 25 pinos. De 25 ou 9 pinos, usamos apenas três pinos para a conexão de dispositivos terminais.

   

   RS232 Conexão de Fiação

   Interface RS422

   Nós podemos transferir dados apenas até ao limite de 1Mpbs usando RS232. Para superar este problema RS422 entra em cena. RS422 é uma interface serial multi-drop. podemos ligar dez Transmissores a 10 receptores de cada vez usando o único autocarro. Ele envia dados usando dois cabos de pares torcidos (configuração diferencial). O comprimento do cabo é de 4000 pés com uma taxa de baud de 10Mbps.

   

   RS 422 Fiação de Conexão

   Interface RS485

   RS485 é o preferido do setor de protocolo. Ao contrário do RS422, você pode conectar 32 drivers de linha e 32 receptores em uma configuração diferencial. O transmissor também é chamado de driver de linha. No entanto, apenas um transmissor está ativo de cada vez.

   

   RS485 ligação à cablagem

   nota: tanto para o RS232 como para o RS485, terá de terminar a ligação manualmente.

   1-Wire Protocol

   One wire is similar to I2c protocol. Mas, a diferença é que um protocolo de fio usa uma única linha de dados e solo. Não requer nenhum sinal de relógio e os escravos são cronometrados usando oscilador de cristal interno. Ele fornece comunicação meio duplex.

   um fio utiliza um esquema de endereçamento de 64 bits. A vantagem de uma interface de fio é, ele suporta a comunicação de longa distância com baixo custo. Mas a desvantagem é que a sua velocidade é menor.os protocolos com fios assíncronos são adequados para comunicações de longa distância. No entanto, há uma desvantagem dando espaço para interfaces seriais síncronas.

   a desvantagem é que, se houver uma necessidade de conectar mais Transmissores e receptores, o custo de instalação vai alto.os protocolos de comunicação síncrona são os melhores recursos para periféricos a bordo. A vantagem é que você pode interface mais dispositivos no mesmo ônibus. Alguns dos protocolos síncronos são I2C, SPI, CAN e LIN.

   I2C Protocol

   I2c (Inter-integrated circuit) é um protocolo bidirecional de dois fios usado para uma troca de dados entre dispositivos diferentes no mesmo barramento. O I2c usa um endereço de 7 bits ou 10 bits que permite conectar até 1024 dispositivos. Mas requer um sinal de relógio para gerar condições de arranque e paragem. A vantagem é que ele fornece transferência de dados a 400 kbps. É adequado para comunicação a bordo.protocolo SPI protocolo SPI

   protocolo SPI (interface periférica série) envia e recebe dados num fluxo contínuo sem qualquer interrupção. Este protocolo é recomendado para a comunicação de dados de alta velocidade é necessária. A velocidade máxima que ele pode fornecer é de 10 Mbps.

   Ao contrário de i2c, SPI tem 4 fios. Eles são MOSI (Master out slave in), MISO (Master in slave out), Clock e Slave select signal. Teoricamente, podemos conectar um número ilimitado de escravos e praticamente depende da capacitância de carga do ônibus.

   CAN Protocol

   Este protocolo é dedicado a sistemas de veículos ou automóveis. É um protocolo orientado a mensagens usado para a cablagem elétrica multiplex para economizar o cobre. É um barramento multi-master multi serial usado em aplicações como o arranque/paragem automática de veículos, sistemas anticolisão etc.

   USB

   usb interface é a melhor alternativa para portas seriais ou paralelas. A transferência de dados associada às portas USB são muito mais rápidos do que a interface serial e paralela. USB suporta velocidades de 1,5 Mbps (USB 1.0) a 4.8 Gbps (USB 3.0). Hoje, a maioria dos dispositivos embutidos usam USB OTG (na programação Go) técnica para despejar o arquivo hex para o microcontrolador.Microwire é um protocolo de comunicação em série de três fios. Ele tem uma porta de E/S serial no microcontrolador para interface com chips periféricos. Ele suporta velocidade até 3Mbps. É mais rápido que i2c e subconjunto do protocolo SPI.

   conclusão

   A comunicação Serial é a parte vital na área da eletrônica e sistemas embarcados. A taxa de transferência de dados é crítica se dois dispositivos querem trocar informações no mesmo barramento. Assim, é necessário escolher um protocolo serial válido para qualquer aplicação.

   também deve ler – se: o que é o sistema incorporado e como ele funciona?