Introdução ao SPI, I2C, UART, I2S, GPIO, SDIO, CAN

O ônibus sempre fica preso nele. Os sinais neste mundo são todos iguais, mas existem milhares de ônibus, o que é uma dor de cabeça. De um modo geral, existem três tipos de barramento: barramento interno, barramento de sistema e barramento externo. O barramento interno é o barramento entre os chips periféricos no microcomputador e o processador, que é usado para a interconexão no nível do chip; enquanto o barramento do sistema é o barramento entre as placas de plug-in e a placa de sistema no microcomputador, e é usado para a troca mútua no nível da placa de plug-in. O barramento externo é o barramento entre o microcomputador e o dispositivo externo. Como um dispositivo, o microcomputador troca informações e dados com outros dispositivos por meio do barramento. Ele é usado para interconexão no nível do dispositivo.
Além do barramento, há também algumas interfaces, que são uma coleção de vários barramentos ou não são rejeitadas.

1. IPS

SPI (Interface Periférica Serial): O método de barramento serial síncrono proposto pela MOTOROLA. Porta serial síncrona de alta velocidade. Interface de 3 a 4 fios, envio e recebimento independente, pode ser sincronizada.

É amplamente utilizado devido às suas poderosas funções de hardware. No instrumento inteligente e sistema de medição e controle composto de microcomputador de chip único. Se o requisito de velocidade não for alto, o modo de barramento SPI é uma boa escolha. Ele pode salvar portas de E / S, melhorar o número de periféricos e o desempenho do sistema. O barramento SPI padrão consiste em quatro linhas: linha de relógio serial (SCK), linha de entrada mestre / saída escrava (MISO). Saída mestre / linha de entrada escrava (MOSI) e sinal de seleção de chip (CS). Alguns chips de interface SPI têm linhas de sinal de interrupção ou não têm MOSI.

O barramento SPI consiste em três linhas de sinal: relógio serial (SCLK), saída de dados serial (SDO) e entrada de dados serial (SDI). O barramento SPI pode realizar a interconexão de vários dispositivos SPI. O dispositivo SPI que fornece o relógio serial SPI é um dispositivo mestre ou mestre SPI (Mestre), e outros dispositivos são escravos SPI ou dispositivos escravos (Escravo). A comunicação full-duplex pode ser realizada entre os dispositivos mestre e escravo. Quando há vários dispositivos escravos, uma linha de seleção de dispositivo escravo pode ser adicionada. Se você usar uma porta IO universal para simular o barramento SPI, deverá ter uma porta de saída (SDO), uma porta de entrada (SDI) e a outra porta depende do tipo de dispositivo implementado. Se você deseja implementar um dispositivo mestre-escravo, você precisa de uma porta de entrada e saída. , Se apenas o dispositivo mestre for realizado, a porta de saída é suficiente; se apenas o dispositivo escravo for realizado, apenas a porta de entrada será necessária.

2.I2C

I2C (Inter-Integrated Circuit): Um barramento serial de dois fios desenvolvido pela PHILIPS, usado para conectar microcontroladores e seus dispositivos periféricos.

O barramento I2C usa dois fios (SDA e SCL) para transferir informações entre o barramento e o dispositivo, comunicação serial entre o microcontrolador e dispositivos externos ou transferência de dados bidirecional entre o dispositivo mestre e o dispositivo escravo. I2C é a saída OD, a maioria dos I2C são de 2 fios (relógio e dados), geralmente usados para transmitir sinais de controle.

I2C é um barramento multi-mestre, então qualquer dispositivo pode funcionar como um mestre e controlar o barramento. Cada dispositivo no barramento possui um endereço único e, de acordo com suas próprias capacidades, podem funcionar como transmissores ou receptores. Vários microcontroladores podem coexistir no mesmo barramento I2C.

3.UART

UART: Porta serial assíncrona universal, comunicação bidirecional completa de acordo com a taxa de transmissão padrão, velocidade lenta.

O barramento UART é uma porta serial assíncrona, portanto, geralmente é muito mais complicado do que as duas primeiras portas seriais síncronas. Geralmente, ele consiste em um gerador de taxa de transmissão (a taxa de transmissão gerada é igual a 16 vezes a taxa de transmissão de transmissão), receptor UART e transmissor UART. É composto por dois fios em hardware, um para envio e outro para recebimento.

UART é um chip usado para controlar computadores e dispositivos seriais. Uma coisa a notar é que ele fornece uma interface de dispositivo de terminal de dados RS-232C para que o computador possa se comunicar com modems ou outros dispositivos seriais que usam a interface RS-232C. Como parte da interface, o UART também fornece as seguintes funções:

Os dados paralelos transmitidos do computador são convertidos no fluxo de dados seriais de saída. Converta dados seriais de fora do computador em bytes para uso por dispositivos que usam dados paralelos dentro do computador. Adicione um bit de paridade ao fluxo de dados seriais de saída e execute uma verificação de paridade no fluxo de dados recebido de fora. Adicione a marca start-stop ao fluxo de dados de saída e exclua a marca start-stop do fluxo de dados recebido. Manipule o sinal de interrupção enviado pelo teclado ou mouse (o teclado e o mouse também são dispositivos seriais). Pode lidar com o problema de gerenciamento de sincronização do computador e do dispositivo serial externo. Alguns UARTs de última geração também fornecem buffers para dados de entrada e saída. O UART mais recente é o 16550, que pode armazenar 16 bytes de dados no buffer antes que o computador precise processá-los. O UART usual é 8250. Agora, se você comprar um modem embutido, geralmente haverá um UART 16550 dentro do modem.

3. Comparação de SPI, I2C e UART

Os métodos de comunicação SPI e I2C são comunicação de curta distância entre o chip e o chip ou entre outros componentes, como o sensor e o chip. SPI e IIC são comunicação placa a placa, IIC às vezes também faz comunicação placa a placa, mas a distância é muito curta, mas mais de um metro, por exemplo, algumas telas sensíveis ao toque, telas LCD de telefones celulares, muitos filmes finos cabos usam IIC, I2C pode ser usado para substituir o barramento paralelo padrão, vários circuitos integrados e módulos funcionais que podem ser conectados. I2C é um barramento multimestre, então qualquer dispositivo pode funcionar como um mestre e controlar o barramento. Cada dispositivo do barramento possui um endereço único e, de acordo com suas próprias capacidades, podem funcionar como transmissores ou receptores. Vários microcontroladores podem coexistir no mesmo barramento I2C. Essas duas linhas pertencem à transmissão de baixa velocidade.

O UART é utilizado na comunicação entre dois dispositivos, como a comunicação entre um dispositivo e um computador feita com um microcomputador de chip único. Essa comunicação pode ser feita em longas distâncias. A velocidade UART é mais rápida do que as duas anteriores, até cerca de 100K. Ele é usado para se comunicar com o computador e o dispositivo ou entre o computador e o cálculo, mas o alcance efetivo não será muito longo, cerca de 10 metros. A vantagem do UART é que ele tem uma ampla gama de suporte e uma estrutura de design de programa. Muito simplesmente, com o desenvolvimento do USB, o UART está gradualmente caindo.

5. I2S

I2S (Inter-IC Sound Bus) é um padrão de barramento desenvolvido pela Philips para transmissão de dados de áudio entre dispositivos de áudio digital. A maior parte é de 3 fios (além do relógio e dos dados, há também um sinal de seleção de canal esquerdo e direito), o I2S é usado principalmente para transmitir sinais de áudio. Como STB, DVD, MP3, etc. comumente usados.

No padrão I2S, tanto a especificação da interface de hardware quanto o formato dos dados de áudio digital são especificados. O I2S possui 3 sinais principais: 1) Relógio serial SCLK, também chamado de bit clock (BCLK), ou seja, correspondendo a cada bit de dados de áudio digital, SCLK possui 1 pulso. A frequência de SCLK = 2 × frequência de amostragem × número de bits de amostragem. 2) O frame clock LRCK, (também chamado de WS), é usado para alternar os dados dos canais esquerdo e direito. LRCK de "1" significa que os dados do canal esquerdo estão sendo transmitidos e "0" significa que os dados do canal direito estão sendo transmitidos. A frequência de LRCK é igual à frequência de amostragem. 3) Os dados seriais SDATA são os dados de áudio expressos em complemento de dois. Às vezes, para sincronizar melhor os sistemas, é necessário transmitir outro sinal MCLK, chamado de relógio mestre, também chamado de relógio do sistema (Sys Clock), que é 256 vezes ou 384 vezes a frequência de amostragem.

GPIO (General Purpose Input Output) ou expansor de barramento, usando interface I2C, SMBus ou SPI padrão da indústria para simplificar a expansão das portas de E / S.

Quando o microcontrolador ou chipset não tem portas de E / S suficientes ou quando o sistema precisa usar comunicação ou controle serial remoto, os produtos GPIO podem fornecer funções adicionais de controle e monitoramento. Cada porta GPIO pode ser configurada como entrada ou saída por software. A linha de produtos GPIO da Maxim inclui GPIO de 8 a 28 portas, fornecendo saída push-pull ou saída open-drain. Disponível em um pacote QFN miniatura de 3 mm x 3 mm.

① Baixo consumo de energia: GPIO tem menor consumo de energia (cerca de 1μA, enquanto a corrente de trabalho de μC é 100μA).

② Interface escrava IIC integrada: Interface escrava IIC integrada do GPIO, pode funcionar em velocidade total mesmo em modo de espera.
　
③ Pacote pequeno: os dispositivos GPIO fornecem o menor pacote de tamanho - 3 mm x 3 mm QFN!

⑤ Lista rápida: sem necessidade de escrever códigos adicionais, documentos e nenhum trabalho de manutenção!　
Controle de iluminação flexível: várias saídas PWM de alta resolução integradas.

⑥ Tempo de resposta predeterminado: reduza ou determine o tempo de resposta entre eventos externos e interrupções.

⑦ Melhor efeito de iluminação: saída de corrente compatível para garantir brilho uniforme da tela.

⑧ Fiação simples: apenas 2 barramentos IIC ou 3 barramentos SPI são necessários

SDIO é uma interface de expansão do tipo SD. Além de ser capaz de se conectar a um cartão SD, ele também pode ser conectado a dispositivos que suportam a interface SDIO. O objetivo do soquete não é apenas inserir um cartão de memória. PDAs e laptops que suportam a interface SDIO podem ser conectados a receptores GPS, adaptadores Wi-Fi ou Bluetooth, modems, adaptadores LAN, leitores de código de barras, rádios FM, receptores de TV, leitores de autenticação de radiofrequência ou câmeras digitais e outros dispositivos que usam SD interfaces padrão.

O protocolo SDIO é desenvolvido e atualizado a partir do protocolo do cartão SD. Muitos lugares mantêm o protocolo de leitura e gravação do cartão SD. Ao mesmo tempo, o protocolo SDIO adiciona os comandos CMD52 e CMD53 ao protocolo do cartão SD. Por causa disso, uma diferença importante entre as especificações do cartão SDIO e SD é a adição de padrões de baixa velocidade. A aplicação de destino de placas de baixa velocidade começa com o menor hardware para oferecer suporte a recursos de E / S de baixa velocidade. Os cartões de baixa velocidade suportam aplicativos como modems, leitores de código de barras e receptores GPS. As placas de alta velocidade suportam placas de rede, placas de TV e placas "combo", etc. As placas combinadas referem-se a memória + SDIO.

Outra diferença importante entre o SDIO e o cartão SD SPEC é a adição de padrões de baixa velocidade. O cartão SDIO só precisa do modo de transmissão SPI e SD de 1 bit. A aplicação de destino das placas de baixa velocidade é oferecer suporte a recursos de E / S de baixa velocidade com um gasto mínimo de hardware. Os cartões de baixa velocidade suportam aplicativos como MODEMs, scanners de barra e receptores GPS. Para cartões combinados, velocidade total e operação 4BIT são requisitos obrigatórios para a memória interna e parte SDIO do cartão. Em dispositivos SDIO não combinados, a velocidade máxima deve atingir apenas 25M, e a velocidade máxima do cartão combinado é a mesma que a velocidade máxima do cartão SD, que é superior a 25M.

CAN, o nome completo é "Controller Area Network", ou seja, Controller Area Network, que é um dos barramentos de campo mais utilizados no mundo. Inicialmente, o CAN foi projetado como um microcontrolador de comunicação no ambiente automotivo, trocando informações entre os diversos dispositivos de controle eletrônico da ECU do veículo, formando uma rede de controle eletrônico automotivo. Por exemplo, os dispositivos de controle CAN são incorporados aos sistemas de gerenciamento do motor, controladores de transmissão, equipamentos de instrumentação e sistemas eletrônicos de backbone.

Em uma única rede composta por barramento CAN, em tese, inúmeros nós podem ser conectados. Em aplicações práticas, o número de nós é limitado pelas características elétricas do hardware da rede. Por exemplo, ao usar Philips P82C250 como um transceptor CAN, 110 nós podem ser conectados na mesma rede. O CAN pode fornecer uma taxa de transmissão de dados de até 1Mbit / s, o que torna o controle em tempo real muito fácil. Além disso, o recurso de verificação de erros do hardware também aprimora a capacidade do CAN de resistir à interferência eletromagnética.

1) Pode funcionar em modo multi-master. Qualquer nó da rede pode enviar informações ativamente a outros nós da rede a qualquer momento, independentemente do mestre e do escravo, e o modo de comunicação é flexível.

2) Os nós da rede podem ser divididos em diferentes prioridades para atender a diferentes requisitos em tempo real.

3) Um mecanismo de estrutura de barramento de arbitragem de bits não destrutivo é adotado. Quando dois nós transmitem informações para a rede ao mesmo tempo, o nó com prioridade mais baixa interrompe ativamente a transmissão de dados, enquanto o nó com prioridade mais alta pode continuar a transmitir dados sem ser afetado.

4) Os dados podem ser recebidos em vários modos de transmissão: ponto a ponto, ponto a multiponto e transmissão global.

5) A distância máxima de comunicação direta pode chegar a 10km (velocidade abaixo de 4Kbps).

6) A taxa de comunicação pode atingir até 1 MB / s (a distância mais longa é de 40 m no momento).

Como distante (long) a tampa do transmissor?

A faixa de transmissão depende de muitos fatores. A distância real baseia-se na altura da antena de instalar, o ganho da antena, usando ambiente como a construção e outras obstruções, a sensibilidade do receptor, a antena do receptor. Instalação de antena mais alta e usando no campo, a distância vai muito mais longe.

EXEMPLO 5W FM Transmitter usar na cidade e cidade natal:

Eu tenho um uso do cliente 5W transmissor FM EUA com antena GP em sua cidade natal, e ele testá-lo com um carro, cobrir 10km (6.21mile).

I testar o transmissor FM 5W com antena GP na minha cidade natal, que cobrem cerca de 2km (1.24mile).

I testar o transmissor FM 5W com antena GP na cidade de Guangzhou, que abrangem cerca de única 300meter (984ft).

Abaixo estão o intervalo aproximado de diferentes transmissores de energia FM. (O intervalo é de diâmetro)

0.1W ~ 5W Transmissor FM: 100M ~ 1KM

5W ~ 15W FM Ttransmitter: 1KM ~ 3KM

15W ~ 80W Transmissor FM: 3KM ~ 10KM

80W ~ 500W Transmissor FM: 10KM ~ 30KM

500W ~ 1000W Transmissor FM: 30KM ~ 50KM

1KW ~ 2KW Transmissor FM: 50KM ~ 100KM

2KW ~ 5KW Transmissor FM: 100KM ~ 150KM

5KW ~ 10KW Transmissor FM: 150KM ~ 200KM

Como contactar-nos para o transmissor?

Ligue-me + 8618078869184 OR
Me mande um e-mail [email protegido]
1.How longe você quer cobrir de diâmetro?
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E vamos dar-lhe conselhos mais profissional.

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A FMUSER.ORG é uma empresa de integração de sistemas com foco em transmissão de RF sem fio / equipamento de áudio de vídeo de estúdio / streaming e processamento de dados. Fornecemos desde consultoria e consultoria até integração de rack a instalação, comissionamento e treinamento.

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Nossa solução possui Estação de Rádio FM / Estação de TV Analógica / Estação de TV Digital / Equipamento de Estúdio de Áudio / Vídeo / Link de Transmissor de Estúdio / Sistema de Telemetria de Transmissor / Sistema de TV de Hotel / Transmissão ao Vivo de IPTV / Transmissão ao Vivo de Transmissão / Conferência de Vídeo / Sistema de Transmissão de CATV.

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