Protocole RS232
RS232 est le premier protocole série à avoir vu le jour. Il a été développé pour connecter des modems à des téléscripteurs. RS signifie Recommended Standard (standard recommandé) et a été mis en place par l'EIA (Electronic Industries Alliance). L'organisation responsable de la création des standards est maintenant connue sous le nom de TIA ( Telecommunication Industry Association).
Avec le protocole RS232, vous pouvez connecter un émetteur à un seul récepteur. Ce standard est utilisé pour les modems, les souris d'ordinateur et les machines-outils à commande numérique.
Le protocole RS232 supporte des longueurs de câble pouvant atteindre 15 mètres et permet de mettre en place une transmission Full-Duplex à une vitesse de transmission maximale de 1 Mbps.
Les ports série peuvent utiliser le protocole RS232. Vous vous demandez peut-être comment les octets de données stockés dans la mémoire d'un périphérique sont convertis en bits binaires adaptés à la transmission série. Cette tâche est accomplie à l'aide d'une puce interne intégrée au port série, un UART (émetteur-récepteur asynchrone universel) capable de convertir des données parallèle sous forme d'octets en bits de données pouvant être utilisés dans une transmission série.
Câblage RS232
Le port série RS232 standard comprend neuf broches et peut disposer de connecteurs mâles ou femelles. Une version mise à jour du protocole, appelée RS232C, supporte toutes les fonctionnalités du RS232. Le RS232C se compose de 25 broches au lieu de 9, mais seules trois broches sont utilisées pour connecter des périphériques terminaux.
Interface RS422
Le protocole RS422 offre des possibilités étendues lors de la mise en place d'une communication série. Jusqu'à dix émetteurs et dix récepteurs peuvent être connectés via un seul et même bus avec cette interface série. Les données sont transmises à l'aide d'une configuration différentielle utilisant deux paires de câbles torsadés. Le RS422 supporte des vitesses de transmission pouvant atteindre 10 Mbps et une longueur de câble maximale de 36 mètres.
Interface RS485
Le protocole RS485 est le protocole série le plus utilisé dans les installations industrielles. Il permet de créer une configuration différentielle comprenant jusqu'à 32 pilotes de ligne et 32 récepteurs. Un seul émetteur peut être actif à la fois, il est appelé le pilote de ligne.
Remarque : Les connexions doivent être terminées manuellement en utilisant les protocoles RS232 et RS485.
Les protocoles asynchrones câblés sont adaptés aux communications longue distance. Le principal inconvénient réside dans le coût d'installation, qui peut s'avérer très important lorsque de nombreux émetteurs et récepteurs doivent être connectés.
Protocoles série synchrones
Les périphériques des ordinateurs embarqués utilisent souvent des protocoles série synchrones en raison de leur efficacité dans le transfert de données. Ces protocoles permettent à plusieurs appareils de communiquer via un bus partagé, garantissant un échange de données synchronisé grâce à un signal d'horloge. Voici quelques protocoles série synchrones couramment utilisés :
Protocole I2C (Inter-Integrated Circuit)
L'I2C est un protocole largement utilisé pour les communications embarquées, en particulier dans les systèmes embarqués. Il permet à plusieurs appareils de partager un seul bus avec un câblage minimal.
Vitesse : Vitesse standard jusqu'à 400 kbps, avec un mode haute vitesse atteignant jusqu'à 3,4 Mbps.
Câblage : Système à deux fils :
- SDA (Serial Data Line) : Transporte les données entre le maître et les esclaves.
- SCL (Serial Clock Line) : Synchronise le transfert de données.
Caractéristiques :
- Prise en charge de plusieurs maîtres et jusqu'à 127 appareils sur le même bus.
- Utilise un adressage pour identifier les appareils.
- Inclut des mécanismes d'étirement d'horloge et d'accusé de réception pour gérer le flux de données.
Applications : Capteurs, EEPROM, horloges en temps réel et dispositifs embarqués de petite taille.
Protocole SPI (Serial Peripheral Interface)
Le SPI est conçu pour le transfert de données à grande vitesse entre un maître et un ou plusieurs esclaves.
Vitesse : Les taux de transfert de données peuvent atteindre jusqu'à 50 Mbps, ce qui le rend idéal pour les applications critiques en termes de performances.
Câblage : Système à quatre fils :
- MISO (Master In, Slave Out) : Données de l'esclave vers le maître.
- MOSI (Master Out, Slave In) : Données du maître vers l'esclave.
- SCK (Serial Clock) : Synchronise le transfert de données.
- SS (Slave Select) : Active l'appareil esclave spécifique.
Caractéristiques :
- Communication en duplex intégral pour des opérations d'envoi/réception simultanées.
- Protocole simple sans mécanisme d'adressage, nécessitant des broches supplémentaires pour chaque esclave.
- Peut gérer plusieurs esclaves grâce à un chaînage en série ou des lignes de sélection d'esclave séparées.
Applications : Cartes SD, écrans, capteurs et périphériques haute vitesse.
Protocole CAN (Controller Area Network)
Le
CAN est un protocole robuste conçu pour la communication en temps réel dans les environnements automobiles et industriels.
Vitesse : Prend en charge jusqu'à 1 Mbps, avec des versions spécialisées comme le CAN FD atteignant jusqu'à 8 Mbps.
Câblage : Un système de signalisation différentielle à deux fils utilise des signaux haut et bas pour réduire les interférences électromagnétiques et le bruit.
Caractéristiques :
- Prise en charge des messages basés sur des priorités grâce à des identifiants de message uniques.
- Mécanismes de détection et de correction des erreurs pour garantir l'intégrité des données.
- Peut fonctionner sur de longues distances (jusqu'à 1 km à des vitesses réduites).
Applications : Systèmes automobiles (contrôle moteur, systèmes de freinage), automatisation industrielle et robotique.
Protocole USB (Universal Serial Bus)
L'USB est une interface de communication universelle largement adoptée pour sa capacité plug-and-play et son haut débit.
Vitesse :
- USB 2.0 : Jusqu'à 480 Mbps.
- USB 3.0 : Jusqu'à 5 Gbps.
- USB 3.1 et 3.2 : Jusqu'à 20 Gbps.
Câblage : Système à quatre fils ou plus, selon la version : Alimentation (VCC), Masse (GND), Données+ (D+), Données- (D-).
Caractéristiques :
- Permet le branchement à chaud et l'alimentation des appareils connectés.
- Mécanismes étendus de détection d'erreurs et de reprise.
- Prend en charge plusieurs types d'appareils (stockage, périphériques, charge).
Applications : Électronique grand public, dispositifs de stockage externes et transfert de données.
Protocole Microwire
Le Microwire est un protocole synchrone simplifié à trois fils développé par National Semiconductor, généralement utilisé dans la communication microcontrôleur-périphérique.
Vitesse : Fonctionne généralement à des vitesses plus faibles, ce qui le rend adapté aux applications simples et économiques.
Câblage :
- SI (Serial Input) : Entrée de données du périphérique vers le maître.
- SO (Serial Output) : Sortie de données du maître vers le périphérique.
- SCK (Serial Clock) : Synchronise le transfert de données.
Caractéristiques :
- Communication en semi-duplex.
- Mise en œuvre matérielle simple sans adressage.
Applications : Interfaces de base entre microcontrôleurs et périphériques à basse vitesse comme les DAC, ADC et EEPROM.
