Dans le domaine des systèmes embarqués, la communication série est la méthode la plus largement adoptée pour la transmission de données entre appareils et périphériques. Qu’est-ce qui se cache derrière sa popularité ? Et quels protocoles de port série génériques un ingénieur système embarqué doit-il maîtriser ? Laissez RF-star s’expliquer.
Qu’est-ce que la communication série ?
En termes de méthodologie de base, les protocoles de transmission de données peuvent généralement être classés en deux catégories : les protocoles parallèles et les protocoles série.
Les protocoles série utilisent une ou deux lignes de transmission pour la transmission et la réception des bits. Les bits sont transmis un par un de manière séquentielle sur le bus informatique ou le canal de communication. Alors que les protocoles parallèles transfèrent et reçoivent des bits avec plusieurs canaux parallèles simultanément.
Le protocole de communication série est un moyen de communication simple et fiable avec des règles suivies par l'expéditeur et le destinataire. Trois exemples courants de protocoles de communication série sont utilisés dans une très grande variété d'applications.
Protocoles de communication série Modules UART SPI I2C et Bluetooth UART
Exemples de protocoles de communication série : UART, SPI, I2C
Les principaux types de protocoles de communication série sont UART, SPI et I2C.
Qu’est-ce que l’UART ?
UART, ou récepteur/émetteur asynchrone universel, est l'un des protocoles série les plus anciens et les plus simples pour l'échange de données série entre deux appareils. Le protocole de communication asynchrone utilise uniquement deux fils, à savoir les lignes de transmission (TX) et de réception (RX), pour transmettre et recevoir des données.
Les appareils connectés via UART communiquent en envoyant des bits à un débit en bauds prédéterminé, comprenant souvent des bits de démarrage, d'arrêt et de parité facultatifs. Les appareils UART n'utilisent pas de signal d'horloge partagé. Au lieu de cela, ils doivent se mettre d'accord sur le débit en bauds et le format des données.
De nombreux développeurs utilisent UART pour la connexion sans fil et le traitement informatique en raison de sa configuration simple, de son interface conviviale et de son prix abordable.
Qu’est-ce que le SPI ?
SPI signifie Serial Peripheral Interface, un protocole de communication série souvent utilisé dans les systèmes embarqués pour les échanges de données à haut débit entre plusieurs appareils sur le bus. Les appareils communiquant via SPI se trouvent dans une architecture maître-esclave avec plusieurs appareils esclaves connectés à un seul appareil maître. De plus, la communication SPI prend en charge la communication full-duplex, ce qui signifie que le maître et l'esclave peuvent transmettre et recevoir des données simultanément.
Contrairement à d'autres protocoles de communication comme UART ou I2C, SPI n'a pas de protocole prédéfini ni de paramètres de communication fixes. Cette flexibilité rend SPI idéal pour les applications de streaming de données qui nécessitent une communication de données en temps réel ou à large bande passante.
Cliquez ici pour obtenir plus d'informations sur les interfaces UART et SPI .
Qu’est-ce qu’I2C ?
I2C (abréviation de Inter-Integrated Circuit), également connu sous le nom d'I2C ou IIC, est un bus de communication série synchrone, multi-maître/multi-esclave. Il s'agit d'un bus série bidirectionnel à deux fils qui utilise des fils d'horloge série (SCL) et de données série (SDA) pour envoyer et gérer des données bit par bit entre plusieurs appareils. Avec I2C, plusieurs esclaves peuvent être connectés à un seul maître (comme SPI) et plusieurs maîtres peuvent contrôler un ou plusieurs esclaves.
I2C offre une évolutivité et une flexibilité extrêmes dans la connexion de nombreux appareils. Cependant, cela présente quelques inconvénients. Il fonctionne à une vitesse plus lente que SPI, et les lignes d'horloge et de données nécessitent des résistances de rappel. I2C implique également une logique et une gestion des erreurs plus complexes, ainsi que des problèmes potentiels tels que les conflits de bus et les interférences sonores.
Quel est le meilleur protocole de communication série, UART, SPI, I2C ? Malheureusement, il n’existe pas de protocole de communication série définitivement optimal car chacun a ses propres avantages et inconvénients. Le tableau comparant les communications UART, SPI et I2C, SPI montre directement leurs différents avantages, inconvénients et fonctions pour vous aider à choisir facilement la communication réalisable.
Comparaison des communications UART, SPI et I2C, SPI
Si vous ne savez pas choisir un protocole série approprié, ces conseils sont recommandés comme suit :
- Lorsque vous donnez la priorité à la vitesse de transfert de données, SPI serait le protocole de communication série le plus rapide.
- Si la communication sans fil doit connecter plusieurs appareils tout en gardant une configuration relativement simple, I2C serait un choix privilégié.
- Si votre projet vise uniquement à transférer des données de manière transparente entre deux appareils, UART est la solution la plus simple et la plus rentable, en particulier pour les applications disposant de ressources matérielles limitées.
Exemples de modules UART Bluetooth
Le module sans fil RF-star utilise la technologie de port série 2,4 GHz et peut avoir une communication de transmission transparente avec le protocole UART fourni pour transmettre des données simultanément. De plus, les riches commandes AT vous permettent de raccourcir le temps de développement et d’accélérer la sortie du produit final.
Voici la liste des modules Bluetooth UART de haute qualité .
Modules RF sans fil série CC2340R5
Les modules RF sans fil de la série RF-BM-2340Xx sont tous basés sur des microcontrôleurs sans fil SimpleLink CC2340R5, prenant en charge Bluetooth 5.3 Low Energy, ZigBee 3.0, SimpleLinkTM TI 15.4-stack et un système propriétaire. Tous les modules RF-star CC2340R5 sont intégrés au protocole de transmission transparent BLE5.0 UART. De plus, les modules de port série CC2340R5 avec plusieurs versions d'antenne étendues (par exemple PCB, IPEX, Chip), présentant différentes dimensions. Ils conviennent parfaitement aux applications médicales portables, automobiles, nouvelles énergies, industrielles et électroniques grand public.
Modules Bluetooth basse consommation série CC264x
Les modules BLE de la série RF-star CC264x intégrés aux microcontrôleurs TI CC2642R et CC2640R sont également préprogrammés avec le protocole de transmission transparent BLE5.0 UART. La différence réside dans le rôle du CC2640R et du CC2642R. Dans le protocole UART, les modules Bluetooth basse consommation CC2642R RF-BM-2642B1 et RF-BM-2642B2 peuvent prendre en charge le mode maître-esclave en même temps, tandis que les modules Bluetooth basse consommation CC2640R peuvent fonctionner comme périphérique maître ou esclave, selon sur les conditions de candidature. En raison de leurs performances stables et de leur faible coût, les modules de la série CC264x ont été hautement reconnus dans le domaine de la publicité, de la radiogoniométrie et des réseaux maillés Bluetooth.
Modules Bluetooth LE5.3 série EFR32BG22
Les
modules de la série EFR32BG22 basés sur les SoC BG22 de Silicon Labs prennent en charge BLE 5x basse consommation, BLE mesh, AoA/AoD et le protocole propriétaire. Ils sont tous préprogrammés avec
un protocole de communication par port série (UART) et un protocole de communication I2C . Ils peuvent communiquer simultanément en tant que plusieurs maîtres et esclaves. La fonction multi-connexion, la meilleure consommation d'énergie ultra-faible de sa catégorie et les riches fonctions de commandes AT permettent aux modules maître-esclave BLE d'être flexibles et évolutifs dans diverses applications.
Modules BLE série nRF52
Les modules BLE de la série RF-star nRF52 couvrent ces modules RF sans fil basés sur les puces intégrées Nordic nRF52805, nRF52810 et nRF52832. Les modules nRF52810 RF-BM-ND04Cx et RF-BM-ND08Cx peuvent fonctionner uniquement comme périphérique esclave dans le protocole de transmission transparent BLE5.0 UART. Au lieu de cela, les modules nRF52832 RF-BM-ND04x et RF-BM-ND08 sont conçus comme des modules Bluetooth maître-esclave , fonctionnant même comme maître et plusieurs esclaves. Les modules multiprotocoles de la série nRF52840 sont déjà intégrés au protocole de port série BLE5.0 (UART).
Résumé
Les modules sans fil RF-star, en particulier les modules Bluetooth Low Energy, sont intégrés au protocole de transmission transparent BLE UART. Les modules de port série aideront vos produits finaux à communiquer facilement et directement dans les systèmes embarqués. Si votre projet nécessite une communication SPI ou I2C, RF-star est heureux de proposer une solution de communication sans fil personnalisée.
