Protocolo de comunicación - Comunicación serial
La comunicación serial es considerada como el método de comunicación más común y básico en los microcontroladores. Se utiliza comúnmente como una herramienta de depuración para monitorear datos y enviar comandos al microcontrolador, así como para la comunicación entre dos microcontroladores. El nivel físico de la comunicación serial es el estándar RS-232 y TTL.
Capa de protocolo
Comunicación paralela y serial
- Comunicación paralela: los bits de datos se transmiten simultáneamente, lo que permite una alta velocidad de transmisión, pero requiere más pines.
- Comunicación serial: los datos se transmiten secuencialmente bit por bit, lo que requiere menos pines pero tiene una velocidad de transmisión relativamente más lenta.
Simplex, Half-Duplex y Full-Duplex
- Simplex: los datos se transmiten en una dirección.
- Half-Duplex: permite la transmisión de datos en ambas direcciones, pero solo en una dirección a la vez, similar a una comunicación simplex conmutada.
- Full-Duplex: permite la transmisión simultánea de datos en ambas direcciones. Por lo tanto, la comunicación full-duplex es una combinación de dos comunicaciones simplex y requiere que los dispositivos de envío y recepción tengan capacidades de transmisión y recepción independientes.
Síncrono y asíncrono
- Comunicación síncrona: transmisión de datos con señales de sincronización de reloj. Ejemplos de interfaces de comunicación síncrona son SPI e I2C.
- Comunicación asíncrona: transmisión de datos sin señales de sincronización de reloj. Ejemplos de comunicación asíncrona son UART y bus único.
USART y UART
- UART: Receptor/Transmisor Asincrónico Universal (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)
- USART: Receptor/Transmisor Sincrónico/Asincrónico Universal (Universal Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter)
USART es una versión mejorada de UART, la diferencia radica en la adición de la línea CLK. Cuando no hay señal en CLK, significa que no hay tarea de transmisión de datos. Cuando hay una señal en CLK, significa que se está transmitiendo una señal y CLK proporciona la función de sincronización de reloj, lo que permite una verificación más precisa.
Capa física
Estándar TTL
Para obtener información sobre el estándar TTL, consulte el artículo Interfaz de nivel lógico TTL · Protocolo de comunicación - Nivel lógico digital
Estándar RS-232
La capa física de la comunicación RS-232 establece una conexión entre dos dispositivos a través de líneas de señal serial entre las interfaces DB9 de los dispositivos. Las líneas de señal serial utilizan niveles de voltaje RS-232 para la transmisión de datos. Debido a que los controladores generalmente utilizan niveles de voltaje TTL, se requiere un chip de conversión de nivel especializado para lograr la comunicación.
Comparación entre niveles TTL y RS-232:
| Estándar de comunicación | Estándar de voltaje (transmisor) |
|---|---|
| 5V TTL | Lógica 0: 0~0.5V; Lógica 1: 2.4V-5V |
| RS-232 | Lógica 0: +3V~+15V; Lógica 1: -15V~-3V |
Diagrama de temporización correspondiente en estado ideal:
El protocolo RS-232 generalmente utiliza la interfaz DB9, que se utiliza comúnmente en las computadoras como un conector macho (pin) y en los dispositivos de módem como un conector hembra (orificio):
Definición de los pines de la interfaz:
| Símbolo del Pin | Nombre | Descripción |
|---|---|---|
| DCD | Detección de Portadora | Data Carrier Detect, detección de portadora de datos, se utiliza para que el DTE informe al otro lado si ha recibido la señal de portadora del otro dispositivo |
| RXD | Recepción de Datos | Receive Data, señal de recepción de datos, es decir, entrada |
| TXD | Transmisión de Datos | Transmit Data, señal de transmisión de datos, es decir, salida. Los pines TXD y RXD de dos dispositivos deben estar conectados en cruz |
| DTR | Listo para el Terminal de Datos (DTE) | Data Terminal Ready, listo para el terminal de datos, se utiliza para que el DTE informe al otro lado si está listo |
| GND | Tierra de la Señal | Conexión a tierra, el potencial de tierra puede ser diferente entre dos dispositivos de comunicación, lo cual puede afectar las señales de nivel entre el transmisor y el receptor. Por lo tanto, es necesario conectar los dos dispositivos de puerto serie a través de una conexión a tierra común |
| DSR | Listo para el Dispositivo de Datos (DCE) | Data Set Ready, listo para el dispositivo de datos, se utiliza para que el DCE informe al otro lado si el dispositivo está en estado de espera |
| RTS | Solicitud de Envío | Request To Send, solicitud de envío, el DTE solicita al DCE que envíe datos a través de este dispositivo |
| CTS | Listo para Enviar | Clear To Send, listo para enviar, el DCE responde a la solicitud de envío RTS del otro lado, indicando si puede enviar datos |
| RI | Indicador de Timbre | Ring Indicator, indicador de timbre, indica que el DCE está conectado a la línea |
Los pines TX/RX de los conectores DB9 macho y hembra están invertidos, por lo que generalmente se pueden conectar directamente, lo que es equivalente a conectar estas líneas de señal:
Las señales RTS, CTS, DSR, DTR y DCD en el cable serie se representan con un 1 lógico para indicar que la señal es válida y un 0 lógico para indicar que la señal no es válida.
En el uso práctico, a veces solo se mantienen las señales RXD, TXD y GND.
Referencias y Agradecimientos
Dirección original del artículo: https://wiki-power.com/
Este artículo está protegido por la licencia CC BY-NC-SA 4.0. Si desea reproducirlo, por favor indique la fuente.Este post está traducido usando ChatGPT, por favor feedback si hay alguna omisión.