Nei sistemi embedded dom, la comunicazione seriale è il metodo più adottato per la trasmissione dei dati tra dispositivi e periferiche. Cosa c'è dietro la sua popolarità? E quali protocolli generici di porta seriale dovrebbe padroneggiare un ingegnere di sistemi embedded? Lascia che RF-star ti spieghi.
Cos'è la comunicazione seriale?
In termini di metodologia di base, i protocolli di trasmissione dati possono essere generalmente classificati in due categorie: protocolli paralleli e protocolli seriali.
I protocolli seriali utilizzano una o due linee di trasmissione per la trasmissione e la ricezione dei bit. I bit vengono trasmessi uno per uno in modo sequenziale sul bus del computer o sul canale di comunicazione. Mentre i protocolli paralleli trasmettono e ricevono bit con più canali paralleli contemporaneamente.
Il protocollo di comunicazione seriale è un modo di comunicazione semplice e affidabile con regole seguite dal mittente e dal destinatario. Tre esempi comuni di protocolli di comunicazione seriale vengono utilizzati in un'ampia varietà di applicazioni.
Protocolli di comunicazione seriale UART SPI I2C e moduli UART Bluetooth
Esempi di protocolli di comunicazione seriale: UART, SPI, I2C
I principali tipi di protocolli di comunicazione seriale sono UART, SPI e I2C.
Cos'è l'UART?
UART, o ricevitore/trasmettitore asincrono universale, è uno dei primi e più semplici protocolli seriali per lo scambio di dati seriali tra due dispositivi. Il protocollo di comunicazione asincrona utilizza solo due fili, vale a dire le linee di trasmissione (TX) e di ricezione (RX), per trasmettere e ricevere i dati.
I dispositivi collegati tramite UART comunicano inviando bit a una velocità di trasmissione predeterminata, spesso includendo bit di avvio, arresto e bit di parità opzionali. I dispositivi UART non utilizzano un segnale di clock condiviso. Devono invece accordarsi sulla velocità di trasmissione e sul formato dei dati.
Molti sviluppatori utilizzano UART per la connessione wireless e l'elaborazione del computer grazie alla sua facile configurazione, interfaccia intuitiva e convenienza.
Cos'è l'SPI?
SPI sta per Serial Peripheral Interface, un protocollo di comunicazione seriale spesso utilizzato nei sistemi embedded per scambi di dati ad alta velocità tra più dispositivi sul bus. I dispositivi che comunicano tramite SPI si trovano in un'architettura master-slave con più dispositivi slave collegati a un singolo dispositivo master. Inoltre, la comunicazione SPI supporta la comunicazione full-duplex, il che significa che sia il master che lo slave possono trasmettere e ricevere dati contemporaneamente.
A differenza di altri protocolli di comunicazione come UART o I2C, SPI non ha un protocollo predefinito e parametri di comunicazione fissi. Questa flessibilità rende SPI ideale per applicazioni di streaming dati che richiedono comunicazione dati in tempo reale o con larghezza di banda elevata.
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Cos'è l'I2C?
I2C (abbreviazione di Inter-Integrated Circuit), noto in alternativa come I2C o IIC, è un bus di comunicazione seriale sincrono, multi-master/multi-slave. Si tratta di un bus seriale bidirezionale a due fili che utilizza cavi di orologio seriale (SCL) e dati seriali (SDA) per inviare e gestire i dati bit per bit tra più dispositivi. Con I2C, più slave possono essere collegati a un singolo master (come SPI) e più master possono controllare uno o più slave.
I2C offre estrema scalabilità e flessibilità nel connettere numerosi dispositivi. Tuttavia, presenta alcuni svantaggi. Funziona a una velocità inferiore rispetto a SPI e le linee di clock e dati richiedono resistori pull-up. I2C implica anche una logica più complessa e una gestione degli errori, nonché potenziali problemi come conflitti sul bus e interferenze dovute al rumore.
Qual è il miglior protocollo di comunicazione seriale, UART, SPI, I2C? Sfortunatamente, non esiste un protocollo di comunicazione seriale sicuramente ottimale poiché ognuno ha i suoi pregi e i suoi svantaggi. La tabella che confronta la comunicazione UART, SPI e I2C, SPI mostra direttamente i vari vantaggi, svantaggi e funzioni per aiutarti a scegliere facilmente la comunicazione fattibile.
Confronto tra comunicazione UART, SPI e I2C, SPI
Se hai dubbi sulla scelta di un protocollo seriale adatto, ti consigliamo di seguire questi suggerimenti:
- Quando si dà priorità alla velocità di trasferimento dei dati, SPI sarebbe il protocollo di comunicazione seriale più veloce.
- Se la comunicazione wireless deve connettere più dispositivi mantenendo la configurazione relativamente semplice, I2C sarebbe la scelta preferita.
- Se il tuo progetto prevede solo il trasferimento trasparente dei dati tra due dispositivi, UART è la soluzione più semplice ed economica, soprattutto per applicazioni con risorse hardware limitate.
Esempi di moduli UART Bluetooth
Il modulo wireless RF-star utilizza la tecnologia della porta seriale a 2,4 GHz e può avere una comunicazione di trasmissione trasparente con il protocollo UART fornito per trasmettere i dati simultaneamente. Inoltre, i ricchi comandi AT consentono di ridurre i tempi di sviluppo e accelerare il rilascio del prodotto finale.
Ecco i moduli UART Bluetooth di alta qualità elencati.
Moduli RF wireless serie CC2340R5
I moduli RF wireless della serie RF-BM-2340Xx sono tutti basati su MCU wireless SimpleLink CC2340R5, che supportano Bluetooth 5.3 Low Energy, ZigBee 3.0, SimpleLinkTM TI 15.4-stack e sistema proprietario. Tutti i moduli RF-star CC2340R5 sono integrati con il protocollo di trasmissione trasparente UART BLE5.0. Inoltre, i moduli porta seriale CC2340R5 con molteplici versioni di antenna estese (ad es. PCB, IPEX, Chip), caratterizzate da diverse dimensioni. Sono particolarmente adatti per applicazioni mediche portatili, automobilistiche, di nuova energia, industriali ed elettroniche di consumo.
Moduli Bluetooth a basso consumo energetico serie CC264x
I moduli BLE RF-star serie CC264x integrati con MCU TI CC2642R e CC2640R sono inoltre preprogrammati con il protocollo di trasmissione trasparente UART BLE5.0. La differenza sta nel ruolo di CC2640R e CC2642R. Nel protocollo UART, i moduli Bluetooth Low Energy CC2642R RF-BM-2642B1 e RF-BM-2642B2 possono supportare contemporaneamente la modalità master-slave, mentre i moduli Bluetooth a basso consumo CC2640R possono funzionare come dispositivo master o slave, a seconda sui requisiti della domanda. Grazie alle loro prestazioni stabili e al basso costo, i moduli della serie CC264x sono stati ampiamente riconosciuti nel campo della pubblicità, della radiogoniometria e delle reti mesh Bluetooth.
Moduli Bluetooth LE5.3 serie EFR32BG22
I
moduli della serie EFR32BG22 basati sui SoC BG22 di Silicon Labs supportano BLE 5x a basso consumo energetico, mesh BLE, AoA/AoD e protocollo proprietario. Sono tutti preprogrammati con
un protocollo di comunicazione della porta seriale (UART) e un protocollo di comunicazione I2C . Possono comunicare simultaneamente come più master e slave. La funzione multi-connessione, il consumo energetico ultrabasso migliore della categoria e le ricche funzioni di comandi AT rendono i moduli master-slave BLE flessibili e scalabili in varie applicazioni.
Moduli BLE serie nRF52
I moduli BLE della serie RF-star nRF52 coprono questi moduli RF wireless basati sui chip integrati Nordic nRF52805, nRF52810 e nRF52832. I moduli nRF52810 RF-BM-ND04Cx e RF-BM-ND08Cx possono funzionare solo come dispositivo slave nel protocollo di trasmissione trasparente BLE5.0 UART. Invece, i moduli nRF52832 RF-BM-ND04x e RF-BM-ND08 sono progettati come moduli Bluetooth master-slave , funzionando anche come master e più slave. I moduli multiprotocollo della serie nRF52840 sono già integrati con il protocollo della porta seriale (UART) BLE5.0.
Riepilogo
I moduli wireless RF-star, in particolare i moduli Bluetooth Low Energy, sono integrati con il protocollo di trasmissione trasparente BLE UART. I moduli della porta seriale aiuteranno i tuoi prodotti finali a comunicare facilmente e direttamente nei sistemi integrati. Se il tuo progetto richiede una comunicazione SPI o I2C, RF-star è lieta di offrire una soluzione di comunicazione wireless personalizzata.
