Przegląd protokołów komunikacji elektronicznej

Przegląd protokołów komunikacji elektronicznej

Wprowadzenie:



  • Protokół : Zbiór zasad i przepisów nazywany jest protokołem.
  • Komunikacja: Wymiana informacji z jednego systemu do innego systemu za pomocą medium nazywa się komunikacją.
  • Protokół komunikacyjny: Zestaw zasad i przepisów, które umożliwiają połączenie dwóch urządzeń elektronicznych w celu wymiany danych między sobą.

Rodzaje protokołów komunikacji elektronicznej:


Istnieją dwa typy protokołów komunikacyjnych, które są sklasyfikowane poniżej:





1. Protokół międzysystemowy

2. Protokół systemu wewnętrznego



1. Protokół międzysystemowy: Protokół międzysystemowy używany do komunikacji dwóch różnych urządzeń. Podobnie jak komunikacja między komputerem a zestawem mikrokontrolera. Komunikacja odbywa się za pośrednictwem systemu między magistralami.


Protokół międzysystemowy

Różne kategorie protokołów międzysystemowych:

  • Protokół UART
  • Protokół USART
  • Protokół USB

2. Protokół systemu wewnętrznego: Protokół systemowy Intra służy do komunikacji dwóch urządzeń na płytce drukowanej. Korzystając z tych protokołów wewnątrzsystemowych, bez przechodzenia do protokołów wewnątrzsystemowych, rozszerzymy peryferia mikrokontrolera. Złożoność obwodu i zużycie energii zostaną zwiększone dzięki zastosowaniu protokołu wewnątrzsystemowego. Korzystanie z protokołów wewnątrz systemu, złożoność obwodu i zużycie energii, zmniejsza koszt, a dostęp do danych jest bardzo bezpieczny.

Protokół Intra System

Różne kategorie protokołów międzysystemowych

  • Protokół I2C
  • Protokół SPI
  • Protokół CAN

Protokół UART:

UART oznacza uniwersalny asynchroniczny nadajnik i odbiornik. Protokoły UART to komunikacja szeregowa z dwoma protokołami przewodowymi. Linie sygnałowe kabla danych są oznaczone jako Rx i Tx. Komunikacja szeregowa jest powszechnie używana do przesyłania i odbierania sygnału. Jest przesyłany i odbiera dane szeregowo bit po bicie bez impulsów klasowych. UART pobiera bajty danych i wysyła poszczególne bity w sposób sekwencyjny. UART jest protokołem półdupleksowym. Half-duplex oznacza przesyłanie i odbieranie danych, ale nie w tym samym czasie. Większość kontrolerów ma na pokładzie sprzętowe UART. Wykorzystuje pojedynczą linię danych do przesyłania i odbierania danych. Ma jeden bit startu, 8-bitowe dane i jeden bit stopu, co oznacza, że ​​8-bitowy transfer danych jest od wysokiego do niskiego poziomu.

Np .: e-maile, SMS-y, walkie-talkie.

Przepływ danych protokołu UART

Przepływ danych protokołu UART

Protokół USART:

USART oznacza uniwersalny synchroniczny i asynchroniczny nadajnik i odbiornik. Jest to komunikacja szeregowa protokołu dwuprzewodowego. Linie sygnałowe kabla danych są oznaczone jako Rx i TX. Protokół ten służy do przesyłania i odbierania danych bajt po bajcie wraz z impulsami zegara. Jest to protokół z pełnym dupleksem, który oznacza jednoczesne przesyłanie i odbieranie danych z różnymi szybkościami karty. Różne urządzenia komunikują się z mikrokontrolerem na ten protokół.

Np .: -Telekomunikacja.

Przepływ danych protokołu USART

Przepływ danych protokołu USART

Protokół USB:

USB oznacza uniwersalną magistralę szeregową. Znowu jest to komunikacja szeregowa protokołu dwuprzewodowego. Linie sygnałowe kabla danych są oznaczone jako D + i D-. Protokół ten służy do komunikacji z urządzeniami peryferyjnymi systemu. Protokół USB służy do szeregowego wysyłania i odbierania danych do hosta i urządzeń peryferyjnych Komunikacja USB wymaga oprogramowania sterownika opartego na funkcjonalności systemu. magistrala bez żadnego żądania na komputerze hosta. Obecnie większość urządzeń używa tej techniki do komunikacji za pomocą protokołu USB. Podobnie jak komputer do komunikacji z kontrolerem ARM za pomocą USB. Przesyłanie danych przez USB różne tryby. Pierwszy to tryb wolnej prędkości 10 kb / s do 100 kb / s, drugi to tryb pełnej prędkości 500 kb / s do 10 mb / s, tryb dużej prędkości 25 mb / s do 400 Mb / s.

Np. Mysz, klawiatura, koncentratory, przełączniki, pendrive.

Komunikacja przez protokół USB

Komunikacja przez protokół USB

Różnice między protokołami międzysystemowymi:

protokół komunikacyjny

Protokół I2C:

I2C oznacza układ scalony. I2C wymaga tylko dwóch przewodów łączących wszystkie urządzenia peryferyjne z mikrokontrolerem, natomiast I2C wymaga dwóch przewodów SDA (szeregowa linia danych) i SCL (szeregowa linia zegara) do przenoszenia informacji między urządzeniami. Jest to protokół komunikacyjny typu master do slave. Każdy slave ma unikalny adres. Urządzenie master wysyła adres docelowego urządzenia slave i flagę odczytu / zapisu. Adres pasuje do dowolnego urządzenia podrzędnego, którego urządzenie jest włączone, pozostałe urządzenia podrzędne są w trybie wyłączonym. Gdy adres jest zgodny, należy rozpocząć komunikację między urządzeniem głównym a urządzeniem podrzędnym oraz transmitować i odbierać dane. Nadajnik wysyła 8-bitowe dane, odbiornik odpowiada 1-bitowym potwierdzeniem. Kiedy komunikacja jest zakończona, master wystawia warunek zatrzymania. Magistrala I2C została opracowana przez firmę Philips Semiconductors. Jego pierwotnym celem jest zapewnienie łatwego sposobu łączenia procesora z chipami urządzeń peryferyjnych. Urządzenia peryferyjne w systemach wbudowanych są często podłączone do mikrokontrolera jako urządzenia mapowane w pamięci. I2C wymaga tylko dwóch przewodów do podłączenia wszystkich urządzeń peryferyjnych do mikrokontrolera. Te aktywne przewody, zwane SDA i SCL, są dwukierunkowe. Linia SDA to szeregowa linia danych, a linia SCA to szeregowa linia zegara.

Protokalny przepływ danych I2C

Protokalny przepływ danych I2C

Rezystory podciągające I2C:

Dlaczego podano rezystory podciągające w linii I2C SCL i SDA.

  • Obie linie SDA i SCL są sterownikami typu open-drain.
  • Może sterować niskim poziomem wyjściowym, a nie wysokim.
  • Aby linie mogły iść wysoko, musisz zapewnić rezystory podciągające

Protokół SPI:

SPI oznacza szeregowy interfejs peryferyjny. Jest to jeden z protokołów komunikacji szeregowej opracowany przez firmę Motorola. Czasami protokół SPI jest również nazywany protokołem 4-przewodowym. Wymaga czteroprzewodowego protokołu MOSI, MISO, SS i SCLK.SPI używanego do komunikacji urządzenia nadrzędnego i podrzędnego. Master najpierw konfiguruje zegar za pomocą częstotliwości. Następnie master wybiera konkretne urządzenie slave do komunikacji, pociągając przycisk wyboru chipa. To konkretne urządzenie jest wybrane i rozpoczyna komunikację między urządzeniem głównym a tym konkretnym urządzeniem podrzędnym. Master wybiera tylko jednego slave'a na raz. Jest to protokół komunikacyjny z pełnym dupleksem. Nie ogranicza się do słów 8-bitowych w przypadku przesyłania bitów.

Przepływ danych protokołu SPI

Przepływ danych protokołu SPI

Protokół CAN:

CAN oznacza sieć obszaru kontrolera. Jest to protokół komunikacji szeregowej. Wymaga dwóch przewodów CAN High (H +) i CAN Low (H-). Został opracowany przez firmę Robert Bosh w 1985 roku dla sieci samochodowych. Opiera się na protokole transmisji zorientowanym na komunikaty.

Różnice między protokołami międzysystemowymi:

protokół komunikacyjny w wybranychŹródło zdjęć: