Comunicación Serie

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Tabla de contenidos:

  1. ¿Qué es la comunicación Serie?
  2. Modos Básicos de transmisión de datos serie
  3. Comunicación en Serie vs comunicación en Paralelo
  4. Tipos de interfaces de comunicación en serie
  5. ¿Cómo funciona la comunicación Serie?

¿Qué es la comunicación Serie?


La comunicación en serie es un método comúnmente utilizado para intercambiar datos entre ordenadores y dispositivos periféricos. La transmisión serie entre el emisor y el receptor está sujeta a protocolos estrictos que proporcionan seguridad y fiabilidad y han llevado a su longevidad. Muchos dispositivos, desde ordenadores personales hasta dispositivos móviles, utilizan la comunicación en serie. Echemos un vistazo más de cerca a sus fundamentos.

Serial communication utiliza un método binario digital en serie para intercambiar datos. Emplea una serie de interfaces y protocolos de comunicación en serie, incluidos RS232, RS485, SPI e I2C, entre otros.

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COM Port Monitor es un software de comunicación serie que permite monitorear y analizar los datos recibidos por los puertos serie.
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Modos Básicos de transmisión de
datos serie


En la transmisión de datos en serie se utilizan pulsos binarios para transmitir los datos. El dígito binario uno está representado por cinco voltios o una lógica ALTA. Por el contrario, el cero binario se denota con una lógica BAJA o cero voltios. Para implementar la comunicación en serie, se requieren un origen y un destino. También se les conoce como emisor y receptor. Se pueden emplear varios tipos de comunicación serie y se designan como Simplex, Half Duplex y Full Duplex.

Modos de transmisión

Modos de transmisión


  • El método Simplex implementa la transmisión de datos unidireccional. En este esquema, solo el origen o el destino están activos en un momento dado. Si la fuente está enviando datos, el receptor no tiene más remedio que aceptar la transmisión. El modo Simplex se usa para transmitir señales de televisión o radio.
  • Modo Half Duplex permite que el origen y el destino estén activos, pero no simultáneamente. La transmisión solo ocurre en una dirección a la vez. Un caso en cuestión se puede ver al usar Internet. Cuando usted realiza una solicitud desde su ordenador para una página web, el servidor procesa la solicitud y luego se convierte en el remitente cuando devuelve la información a su ordenador, que ahora es el receptor.
  • Modo Full Duplex es la forma de comunicación serie más utilizada en el mundo. El origen y el destino están activos y pueden enviar y recibir datos simultáneamente. Su teléfono inteligente es un excelente ejemplo del modo full duplex en acción.

Otra consideración al analizar la comunicación en serie es el protocolo y la resistencia de los dos ordenadores host. Endianness se refiere al método de usar direcciones de memoria específicas para almacenar datos. Es la forma de almacenar los datos en una dirección de memoria particular. Hay dos clasificaciones relativas a la alineación de datos endian.

  • Little Endian
  • Big Endian.

El siguiente ejemplo resalta la diferencia entre Little Endian y Big Endian. Muestra cómo se almacena una transmisión de datos hexadecimales de 32 bits de ABCD87E2 utilizando ambos endians.

¿Cuál es la diferencia entre Little endian y Big endian?


La diferencia entre Little endian y Big endian está en la especificidad de endian con que el byte (MSB o LSB) es almacenado en la memoria.

¿Cómo se representa ABCD87E2 en la memoria?


En formato Little Endian, LSB se almacena en la dirección de memoria más baja y MSB se almacena en la dirección de memoria más alta.

Little endian y Big endian

Little endian y Big endian


Hay dos formas básicas de transferencia de datos. Estas son la comunicación en paralelo y en serie. La comunicación en serie conduce la transmisión de datos bit por bit. Básicamente utiliza dos cables, uno para el emisor y el otro para el receptor.

Cuando envía datos, la endianidad de la transmisión es importante. En una transmisión de datos binarios de 8 bits de 11001110, ¿qué bit se envía primero? Podría ser el bit más significativo – MSB (7º bit) o el bit menos significativo – LSB (0º bit). El siguiente diagrama muestra una transmisión Little Endian donde el LSB se mueve primero.

Comunicación en serie

Comunicación en serie


En esta representación, el transmisor envía un solo bit al receptor por cada pulso de reloj.

En lugar de mover datos bit a bit, la comunicación en paralelo puede mover 8,16, o 32 bits de datos simultáneamente. Ejemplos de comunicación en paralelo son las impresoras y copiadoras que se benefician de la velocidad más rápida de transferencia de datos.

Comunicación en paralelo

Comunicación en paralelo

Comunicación en Serie vs comunicación
en Paralelo


La comunicación en serie envía un bit de datos a la vez. En consecuencia, se necesitan menos líneas de E/S (entrada-salida) para implementarlo que para la transmisión en paralelo. Esto da como resultado menos interferencia y una reducción en los requisitos de espacio. También reduce el costo del sistema integrado y le permite transferir datos de manera confiable a largas distancias. Los equipos de comunicación de datos (DCE), como los módems, utilizan la transferencia de datos en serie.

Se necesitan más líneas de E/S para implementar la comunicación en paralelo. Cuando los datos se envían en un bloque de 8,16 o 32 bits, cada bit necesita su propia línea de E/S física. La velocidad de transferencia en paralelo es más rápida que la transmisión en serie, pero necesita una mayor cantidad de líneas de E/S. La transferencia de datos en paralelo se usa en ordenadores personales para intercambiar datos con componentes internos como la memoria de acceso aleatorio (RAM) o la CPU.

Nota: La comunicación en serie es el método preferido cuando se trata de circuitos o procesadores con un número limitado de pines de E/S.

Los pros y los contras de la comunicación en serie y en paralelo se destacan en este cuadro comparativo.

Bus Serie Bus Paralelo
Envía un bit de datos en cada pulso de reloj Transfiere un bloque de datos a la vez
Mejor método para la comunicación a larga distancia Principalmente utilizado para comunicación a corta distancia
Velocidad de transmisión lenta Mayor velocidad de comunicación
Requiere un solo cable para la transmisión de datos Requiere 'n' número de líneas para transmitir 'n' bits
Bajo costo de instalación Mayor costo de instalación
Ejemplo: Ordenador a ordenador Example: Ordenado a impresora multifunción

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Tipos de interfaces de comunicación serie


La interfaz serie es responsable de codificar los bits de un número binario. Realiza esta tarea centrándose en la ubicación "temporal" de los bits en el cable en lugar de su ubicación "espacial" dentro de un grupo de cables.

El índice de reloj es el mecanismo que impone el funcionamiento eficiente de los dispositivos serie. Un reloj defectuoso puede conducir a resultados inesperados, y cada dispositivo tiene una señal de reloj diferente. Los protocolos de comunicación serie se definen ampliamente como síncronos o asíncronos.

■ Interfaz serie sincrónica

Una interfaz serie sincrónica utiliza un solo bus de CPU que comparte la señal del reloj y la transmisión de datos. Esto hace que la transferencia de datos sincrónica sea más rápida que la alternativa. No hay preocupaciones sobre las velocidades en baudios que no coinciden y se necesitan menos líneas de E/S para conectar los dispositivos. Ejemplos de interfaces sincrónicas son SPI e I2C.

■ Interfaz serie asincrónica

Una interfaz serie asíncrona funciona sin una señal de reloj externa. Su funcionamiento está controlado por estos cuatro parámetros:

  • Control de la tasa de baudios;
  • Control del flujo de datos;
  • Control de errores;
  • Control de transmisión y recepción.

Cuando la estabilidad en la comunicación es importante, se prefieren los protocolos asincrónicos. También son adecuados para implementar la transmisión de datos a larga distancia. RS232, RS422 y RS485 son ejemplos de protocolos asincrónicos.

¿Cómo funciona la comunicación Serie?


La comunicación serie es utilizada por microcontroladores y microprocesadores modernos para la transferencia de datos internos y externos. Veamos un ejemplo simple e ilustrativo de enviar un archivo desde su ordenador portátil a un teléfono inteligente. Probablemente lo envíe utilizando el protocolo WiFi o Bluetooth.

Establecer una comunicación serie requiere estos pasos:

  • Crear una conexión.
  • El portátil realizará una búsqueda de dispositivos cercanos y proporcionará una lista de los que ha descubierto.
  • Seleccione el dispositivo con el que desea comunicarse.

Su teléfono inteligente debe estar emparejado para completar la conexión. El software funciona con los valores predeterminados, por lo que no necesita configurar los parámetros manualmente. Hay cuatro parámetros que afectan la comunicación: velocidad de transmisión, selección de bits de datos (trama), bit de inicio-parada y paridad.

Reglas de la Comunicación Serie

Reglas de la Comunicación Serie

¿Cuál es la velocidad en baudios?

La velocidad den baudios se refiere a la velocidad de transmisión promulgada entre el emisor y el receptor. Se expresa en bits por segundo. Algunas velocidades de transmisión comúnmente utilizadas son 1200, 2400, 4800, 9600 y 57600.

Tanto el emisor como el receptor deben configurarse con la misma velocidad en baudios. En este caso, es su ordenador portátil y en el dispositivo móvil.

Nota: Una velocidad de transmisión más alta conduce a una transmisión de datos más rápida.

Puede considerar usar 115200 baudios como límite para minimizar la posibilidad de que el receptor no pueda manejar frecuencias más altas.

Enmarcado

El enmarcado indica la cantidad de bits de datos que se enviarán desde el dispositivo host. En la mayoría de los dispositivos, 8 bits es el número preferido. Una vez acordado el número de bits, también se debe especificar el tipo de endianness utilizado.

Sincronización

Los bits de sincronización se utilizan para identificar el comienzo y el final de una transferencia de datos. Un bit de Inicio y 1 o 2 bits de Parada se agregan a la trama de datos original. Así es como se implementa la transferencia de datos asincrónica.

Control de Errores

El control de errores es crítico para protegerse contra la corrupción de datos que puede ocurrir debido al ruido que afecta al receptor. Se requiere verificar la paridad para asegurar que la salida sea estable.

La paridad se puede establecer en impar o par. Se basa en la cantidad de 1 que se transfieren. La paridad es par y el bit de paridad se establece en uno cuando se ha enviado un número par de 1. El bit de paridad se establece en cero cuando se transfiere un número impar de 1.

Conclusión

La comunicación Serie es un concepto importante que se implementa en muchas áreas de la electrónica y los sistemas integrados. Se debe seleccionar un protocolo serie válido en las aplicaciones para garantizar una tasa de cambio adecuada cuando dos dispositivos comparten el mismo bus.

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