No sistema embarcado, a comunicação serial é o método mais amplamente adotado para transmissão de dados entre dispositivos e periféricos. O que está por trás de sua popularidade? E quais protocolos genéricos de porta serial um engenheiro de sistema embarcado deve dominar? Permita que a RF-star explique.
O que é comunicação serial?
Em termos de metodologia de linha de base, os protocolos de transmissão de dados podem ser geralmente classificados em duas categorias: protocolos paralelos e protocolos seriais.
Os protocolos seriais usam uma ou duas linhas de transmissão para transmissão e recepção de bits. Os bits são transmitidos um por um de maneira sequencial pelo barramento do computador ou canal de comunicação. Já os protocolos paralelos, trans e recebem bits com vários canais paralelos simultaneamente.
O protocolo de comunicação serial é uma forma simples e confiável de comunicação com regras seguidas pelo remetente e pelo destinatário. Três exemplos comuns de protocolos de comunicação serial são usados em uma ampla variedade de aplicações.
Protocolos de comunicação serial UART SPI I2C e módulos UART Bluetooth
Exemplos de protocolos de comunicação serial: UART, SPI, I2C
Os principais tipos de protocolos de comunicação serial são UART, SPI e I2C.
O que é UART?
UART, ou receptor/transmissor assíncrono universal, é um dos primeiros e mais simples protocolos seriais para troca de dados seriais entre dois dispositivos. O protocolo de comunicação assíncrona utiliza apenas dois fios, nomeadamente as linhas de transmissão (TX) e recepção (RX), para transmitir e receber dados.
Os dispositivos conectados por meio de UART se comunicam enviando bits a uma taxa de transmissão predeterminada, geralmente incluindo bits de início, parada e paridade opcional. Os dispositivos UART não usam um sinal de relógio compartilhado. Em vez disso, eles devem concordar com a taxa de transmissão e o formato dos dados.
Muitos desenvolvedores usam UART para conexão sem fio e processamento de computador devido à sua fácil configuração, interface amigável e preço acessível.
O que é SPI?
SPI significa Serial Peripheral Interface, um protocolo de comunicação serial frequentemente usado em sistemas embarcados para troca de dados em alta velocidade entre vários dispositivos no barramento. Os dispositivos que se comunicam via SPI estão em uma arquitetura mestre-escravo com vários dispositivos escravos conectados a um único dispositivo mestre. Além disso, a comunicação SPI suporta comunicação full-duplex, o que significa que tanto o mestre quanto o escravo podem transmitir e receber dados simultaneamente.
Ao contrário de outros protocolos de comunicação como UART ou I2C, o SPI não possui um protocolo pré-definido e nem parâmetros de comunicação fixos. Essa flexibilidade torna o SPI ideal para aplicações de streaming de dados que exigem comunicação de dados em tempo real ou com alta largura de banda.
Clique aqui para obter mais informações sobre interfaces UART e SPI .
O que é I2C?
I2C (abreviação de Circuito Interintegrado), alternativamente conhecido como I2C ou IIC, é um barramento de comunicação serial síncrono, multimestre/multiescravo. É um barramento serial bidirecional de dois fios que usa fios de clock serial (SCL) e dados seriais (SDA) para enviar e gerenciar dados bit a bit entre vários dispositivos. Com I2C, vários escravos podem ser conectados a um único mestre (como SPI) e vários mestres podem controlar um ou vários escravos.
I2C oferece extrema escalabilidade e flexibilidade na conexão de vários dispositivos. No entanto, tem algumas desvantagens. Ele opera a uma velocidade mais lenta em comparação com o SPI, e as linhas de clock e de dados requerem resistores pull-up. I2C também envolve lógica mais complexa e tratamento de erros, bem como problemas potenciais, como contenção de barramento e interferência de ruído.
Qual é o melhor protocolo de comunicação serial, UART, SPI, I2C? Infelizmente, não existe um protocolo de comunicação serial definitivamente ideal, pois cada um tem seus próprios méritos e desvantagens. A tabela que compara a comunicação UART, SPI e I2C, SPI mostra diretamente suas várias vantagens, desvantagens e funções para ajudá-lo a escolher facilmente a comunicação viável.
Comparação de comunicação UART, SPI e I2C, SPI
Se você estiver confuso ao escolher um protocolo serial adequado, estas dicas são recomendadas a seguir:
- Quando você prioriza a velocidade de transferência de dados, o SPI seria o protocolo de comunicação serial mais rápido.
- Se a comunicação sem fio for para conectar vários dispositivos enquanto mantém a configuração relativamente simples, o I2C seria a escolha preferida.
- Se o seu projeto apenas pretende transferir dados de forma transparente entre dois dispositivos, o UART é a solução mais simples e econômica, especialmente para aplicações com recursos de hardware limitados.
Exemplos de módulos UART Bluetooth
O módulo sem fio RF-star usa tecnologia de porta serial de 2,4 GHz e pode ter comunicação de transmissão transparente com protocolo UART fornecido para transmitir dados simultaneamente. Além disso, os comandos AT avançados permitem reduzir o tempo de desenvolvimento e acelerar o lançamento do produto final.
Aqui estão os módulos Bluetooth UART de alta qualidade listados.
Módulos RF sem fio série CC2340R5
Os módulos RF sem fio da série RF-BM-2340Xx são todos baseados em MCUs sem fio CC2340R5 SimpleLink, com suporte para Bluetooth 5.3 Low Energy, ZigBee 3.0, pilha SimpleLinkTM TI 15.4 e sistema proprietário. Todos os módulos RF-star CC2340R5 são incorporados ao protocolo de transmissão transparente BLE5.0 UART. Além disso, os módulos de porta serial CC2340R5 com múltiplas versões de antenas extensas (por exemplo, PCB, IPEX, Chip), apresentando diferentes dimensões. Eles são adequados para aplicações médicas portáteis, automotivas, de novas energias, industriais e eletrônicas de consumo.
Módulos Bluetooth de baixa energia da série CC264x
Os módulos BLE da série RF-star CC264x incorporados com MCUs TI CC2642R e CC2640R também são pré-programados com protocolo de transmissão transparente BLE5.0 UART. A diferença está na função do CC2640R e do CC2642R. No protocolo UART, os módulos CC2642R Bluetooth Low Energy RF-BM-2642B1 e RF-BM-2642B2 podem suportar o modo mestre-escravo ao mesmo tempo, enquanto os módulos Bluetooth CC2640R de baixa potência podem operar como um dispositivo mestre ou escravo, dependendo sobre os requisitos da aplicação. Devido ao seu desempenho estável e baixo custo, os módulos da série CC264x têm sido altamente reconhecidos na área de publicidade, localização de direção e redes mesh Bluetooth.
Módulos Bluetooth LE5.3 Série EFR32BG22
Os
módulos da série EFR32BG22 baseados em SoCs BG22 da Silicon Labs suportam BLE 5x de baixa energia, malha BLE, AoA / AoD e protocolo proprietário. Eles são todos pré-programados com
protocolo de comunicação de porta serial (UART) e protocolo de comunicação I2C . Eles podem se comunicar como vários mestres e escravos simultaneamente. A função de multiconexão, o melhor consumo de energia ultrabaixo da categoria e as ricas funções de comandos AT permitem que os módulos mestre-escravo BLE sejam flexíveis e escalonáveis em várias aplicações.
Módulos BLE da série nRF52
Os módulos BLE da série RF-star nRF52 cobrem esses módulos RF sem fio baseados nos chips integrados Nordic nRF52805, nRF52810 e nRF52832. Os módulos nRF52810 RF-BM-ND04Cx e RF-BM-ND08Cx podem operar apenas como um dispositivo escravo no protocolo de transmissão transparente BLE5.0 UART. Em vez disso, os módulos nRF52832 RF-BM-ND04x e RF-BM-ND08 são projetados como módulos Bluetooth mestre-escravo , operando até mesmo como mestre e vários escravos. Os módulos multiprotocolo da série nRF52840 já foram incorporados ao protocolo de porta serial BLE5.0 (UART).
Resumo
Módulos sem fio RF-star, especialmente módulos Bluetooth Low Energy, são integrados ao protocolo de transmissão transparente BLE UART. Os módulos de porta serial ajudarão seus produtos finais a se comunicarem de maneira fácil e direta nos sistemas embarcados. Se o seu projeto solicitar comunicação SPI ou I2C, a RF-star tem o prazer de oferecer uma solução de comunicação sem fio personalizada.
