Comunicacion en Microcontroladores PIC

 

A continuación se presentan los tipos de comunicación en Microcontroladores PIC.

UART  o USART (Transmisor y Receptor Síncrono Asíncrono Universal)

Se diseñaron para convertir las señales que maneja el microcontrolador compatibles con el protocolo RS232 y transmitirlas al exterior.

La USART del PIC puede ser configurada para operar en tres modos:

• Modo Asíncrono (full duplex (transmisión y recepción simultáneas)),
• Modo Síncrono – Maestro (half duplex)
•  Modo Síncrono – Esclavo (half duplex)

El módulo Asíncrono de la USART consta de 4 módulos fundamentales:

• El circuito de muestreo
• El generador de frecuencia de transmisión (Baud Rate)
• El transmisor asíncrono
• El receptor asíncrono.

El RS-232 (también conocido como Electronic Industries Alliance RS-232C) es una interfaz que designa una norma para el intercambio serie de datos binarios entre un DTE (Equipo terminal de datos) y un DCE (Data Communication Equipment, Equipo de Comunicación de datos).

La interfaz RS-232 está diseñada para distancias cortas, de unos 15 metros o menos, y para velocidades de comunicación bajas, de no más de 20 [Kb/s]. A pesar de ello, muchas veces se utiliza a mayores velocidades con un resultado aceptable.

Para la conversión de voltajes aceptables para el protocolo RS232 se utilizan convertidores de niveles RS232 a TTL y viceversa.

A continuación se presenta un ejemplo del circuito de comunicación por RS232 del PIC16F628A y una PC:

 

PUERTO PARALELO

Esta conformado por un conjunto de líneas de entrada y salida los cuales conforman una puerta paralela esclava para poder conectarse con los buses de otros dispositivos, Microcontroladores y/o microprocesadores.

En este tipo de comunicación los datos se transmiten byte por byte en el bus conformado, en contraposición al puerto serie, que envía los datos bit a bit por el mismo hilo.

 

USB (Universal Serial Bus)

Es un moderno protocolo de comunicación para el cual Microchip tiene soporte con una serie de PICs USB.

 

Estos Microcontroladores tienen implementado el hardware para el control del protocolo USB en el cual se dio mucha importancia a la velocidad de procesamiento de estos PIC.

Mediante un complejo sistema de multiplicación de frecuencia de oscilación mediante PLL se obtiene un clock de 96MHz el cual se divide y se asigna 48Mhz para el funcionamiento del USB, y mediante otro divisor se puede asignar también otro clock para el funcionamiento del microcontrolador.

El protocolo USB tiene múltiples aplicaciones y modos de funcionamiento, en la siguiente imagen se presenta la Pila de Firmware de Microchip USB:

 

Estos Microcontroladores presentan los siguientes tipos de aplicaciones:

• Propósito General (USB Hardware Driver)
• HID (Human Interface Device)
• CDC (Emulación RS232)
• USB Mass Storage

En el caso de aplicaciones de propósito general Microchip brinda el software necesario para el desarrollo de estos. Por ejemplo para aplicaciones en Windows existe una librería dinámica “mpusbapi.dll” el cual implementa funciones para aplicaciones en Ordenador el cual junto con el driver “mchpusb” y el firmware desarrollado en el PIC se tiene comunicación USB eficiente.

El modo de transmisión de datos se puede realizar de tres maneras:

• Control transfer
• Interrupt Bulk
• Isochronous 

I2C (Inter-Integrated Circuit)

I²C es un bus de comunicaciones serie. La velocidad es de 100Kbits por segundo en el modo estándar, aunque también permite velocidades de 3.4 Mbit/s. Es un bus muy usado para comunicar Microcontroladores y sus periféricos en sistemas integrados (Embedded Systems) y generalizando más para comunicar circuitos integrados entre si que normalmente residen en un mismo circuito impreso.

La principal característica de I²C es que utiliza dos líneas para transmitir la información y una de referencia :

SDA: datos

SCL: reloj

GND: masa

Las dos primeras líneas son drenador abierto, por lo que necesitan resistencias de pull-up.

Los dispositivos conectados al bus I²C tienen una dirección única para cada uno. También pueden ser maestros o esclavos. El dispositivo maestro inicia la transferencia de datos y además genera la señal de reloj, pero no es necesario que el maestro sea siempre el mismo dispositivo, esta característica se la pueden ir pasando los dispositivos que tengan esa capacidad. Esta característica hace que al bus I²C se le denomine bus multimaestro.

SPI (Serial Peripheral Interface)

El Bus SPI es un estándar de comunicaciones, usado principalmente para la transferencia de información entre circuitos integrados en equipos electrónicos. El bus de interface de periféricos serie o bus SPI es un estándar para controlar casi cualquier electrónica digital que acepte un flujo de bits serie regulado por un reloj

Incluye una línea de reloj, dato entrante, dato saliente y un pin de chip select, que conecta o desconecta la operación del dispositivo con el que uno desea comunicarse. De esta forma, este estándar permite multiplexar las líneas de reloj.

CAN (Controller Area Network)

CAN es un protocolo de comunicaciones desarrollado por la firma alemana Robert Bosch GmbH, basado en una topología bus para la transmisión de mensajes en ambientes distribuidos, además ofrece una solución a la gestión de la comunicación entre múltiples CPUs (unidades centrales de proceso).

Características:

• Es un protocolo de comunicaciones normalizado, con lo que se simplifica y economiza la tarea de comunicar subsistemas de diferentes fabricantes sobre una red común o bus.
• El procesador anfitrión (host) delega la carga de comunicaciones a un periférico inteligente, por lo tanto el procesador anfitrión dispone de mayor tiempo para ejecutar sus propias tareas.
• Al ser una red multiplexada, reduce considerablemente el cableado y elimina las conexiones punto a punto,excepto en los enganches.
• Para simplificar aun más la electrónica del coche se puede utilizar una subred más simple, que se conecta a la red CAN, llamada LIN.