Protocolo RS232
RS232 es el primer protocolo serie y fue desarrollado para conectar módems a máquinas de teletipo. El RS significa Estándar Recomendado y fue presentado inicialmente por la EIA (Electronic Industries Alliance). La organización encargada de especificar estándares ahora se conoce como TIA ( Telecommunication Industry Association).
Con el protocolo RS232, puede conectar un transmisor a un solo receptor. El estándar se usa en módems, el ya familiar mouse de ordenador y dispositivos de control numérico computarizado (CNC).
El protocolo RS232 admite longitudes de cable de hasta 50 pies y proporciona los medios para implementar la transmisión full-duplex a velocidades de hasta 1Mbps.
Los puertos serie pueden emplear el protocolo RS232. Quizás le interese saber cómo los bytes de datos almacenados en la memoria de un dispositivo se convierten en bits binarios adecuados para la transmisión en serie. Esta hazaña se logra usando un chip interno dentro del puerto serie. El chip es un Transmisor Receptor Asíncrono Universal (UART) que puede convertir los bytes de datos paralelos en datos bit a bit para la transmisión en serie.
Conexión RS232 Cableada
El puerto serie RS232 estándar contiene nueve pines y puede tener conectores macho o hembra. Una versión actualizada del protocolo se llama RS232C y es compatible con todas las características de RS232. RS232C tiene 25 pines en lugar de 9, pero solo se usan tres pines para conectar dispositivos terminales.
Interfaz RS422
El protocolo RS422 ofrece una capacidad extendida al implementar la comunicación serie. Se pueden conectar hasta diez transmisores y diez receptores a través de un solo bus con esta interfaz serie de caída obligatoria. Los datos se transmiten utilizando una configuración diferencial que emplea dos cables de par trenzado. RS422 admite velocidades de transmisión de hasta 10 Mbps con una longitud máxima de cable de 4000 pies.
Interfaz RS485
El protocolo RS485 es el protocolo serie preferido utilizado en implementaciones industriales. Con este protocolo, puede diseñar una configuración diferencial que comprenda hasta 32 controladores de línea y 32 receptores. Solo un transmisor puede estar activo en cualquier momento y se conoce como controlador de línea.
Nota: Las conexiones deben terminarse manualmente cuando se usan los protocolos RS232 o RS485.
La comunicación a larga distancia se beneficia del uso de protocolos cableados asíncronos. El principal inconveniente son los costos de instalación que pueden ser muy altos cuando se necesitan conectar más transmisores y receptores.
Protocolos serie síncronos
Los periféricos de las computadoras integradas suelen utilizar protocolos serie síncronos debido a su eficiencia en la transferencia de datos. Estos protocolos permiten que varios dispositivos se comuniquen a través de un bus compartido, asegurando un intercambio de datos sincronizado mediante una señal de reloj. A continuación, se presentan algunos protocolos serie síncronos comúnmente utilizados:
Protocolo I2C (Inter-Integrated Circuit)
El I2C es un protocolo ampliamente utilizado para la comunicación integrada, especialmente en sistemas embebidos. Permite que varios dispositivos compartan un único bus con un cableado mínimo.
Velocidad: Velocidad estándar de hasta 400 kbps, con un modo de alta velocidad que alcanza hasta 3,4 Mbps.
Cableado: Sistema de dos cables:
- SDA (Serial Data Line): Transporta datos entre el maestro y los esclavos.
- SCL (Serial Clock Line): Sincroniza la transferencia de datos.
Características:
- Soporta múltiples maestros y hasta 127 dispositivos en el mismo bus.
- Utiliza direccionamiento para identificar dispositivos.
- Incluye mecanismos de estiramiento de reloj y reconocimiento para gestionar el flujo de datos.
Aplicaciones: Sensores, EEPROM, relojes en tiempo real y dispositivos embebidos de pequeña escala.
Protocolo SPI (Serial Peripheral Interface)
El SPI está diseñado para transferencias de datos a alta velocidad entre un maestro y uno o más dispositivos esclavos.
Velocidad: Las tasas de datos pueden alcanzar hasta 50 Mbps, ideal para aplicaciones críticas en rendimiento.
Cableado: Sistema de cuatro cables:
- MISO (Master In, Slave Out): Datos del esclavo al maestro.
- MOSI (Master Out, Slave In): Datos del maestro al esclavo.
- SCK (Serial Clock): Sincroniza la transferencia de datos.
- SS (Slave Select): Activa el dispositivo esclavo específico.
Características:
- Comunicación dúplex completa para operaciones de envío/recepción simultáneas.
- Protocolo simple sin mecanismo de direccionamiento, lo que requiere pines adicionales para cada esclavo.
- Puede manejar múltiples esclavos mediante conexión en serie o líneas de selección de esclavo separadas.
Aplicaciones: Tarjetas SD, pantallas, sensores y periféricos de alta velocidad.
Protocolo CAN (Controller Area Network)
El
CAN es un protocolo robusto diseñado para la comunicación en tiempo real en entornos automotrices e industriales.
Velocidad: Soporta hasta 1 Mbps, con versiones especializadas como CAN FD que alcanzan hasta 8 Mbps.
Cableado: Un sistema de señalización diferencial de dos cables utiliza señales altas y bajas para reducir las interferencias electromagnéticas y el ruido.
Características:
- Soporta mensajes basados en prioridades mediante identificadores únicos de mensaje.
- Mecanismos de detección y corrección de errores para garantizar la integridad de los datos.
- Puede operar a largas distancias (hasta 1 km a velocidades más bajas).
Aplicaciones: Sistemas automotrices (control del motor, sistemas de frenado), automatización industrial y robótica.
Protocolo USB (Universal Serial Bus)
El USB es una interfaz de comunicación universal ampliamente adoptada por su capacidad de plug-and-play y alta velocidad.
Velocidad:
- USB 2.0: Hasta 480 Mbps.
- USB 3.0: Hasta 5 Gbps.
- USB 3.1 y 3.2: Hasta 20 Gbps.
Cableado: Sistema de cuatro cables o más, dependiendo de la versión: Alimentación (VCC), Tierra (GND), Datos+ (D+), Datos- (D-).
Características:
- Hot-swapping y suministro de energía a los dispositivos conectados.
- Mecanismos extensos de detección de errores y reintentos.
- Soporta múltiples tipos de dispositivos (almacenamiento, periféricos, carga).
Aplicaciones: Electrónica de consumo, dispositivos de almacenamiento externo y transferencia de datos.
Protocolo Microwire
El Microwire es un protocolo síncrono simplificado de tres cables desarrollado por National Semiconductor, utilizado principalmente en la comunicación microcontrolador-periférico.
Velocidad: Opera típicamente a velocidades más bajas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones simples y de bajo costo.
Cableado:
- SI (Serial Input): Entrada de datos del periférico al maestro.
- SO (Serial Output): Salida de datos del maestro al periférico.
- SCK (Serial Clock): Sincroniza la transferencia de datos.
Características:
- Comunicación en semi-dúplex.
- Implementación de hardware simple sin direccionamiento.
Aplicaciones: Interfaz básica entre microcontroladores y periféricos de baja velocidad como DAC, ADC y EEPROM.
