Sistemas Embarcados. Comunicação em Sistemas Embarcados
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- Milton Casqueira Alencastre
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1 Sistemas Embarcados Comunicação em Sistemas Embarcados
2 Comunicação em Sistemas Embarcados As necessidades de comunicação Os tipos de comunicação Meios de comunicação Protocolos de comunicação Periféricos de comunicação integrados nos PICs PSP USART CAN USB Comunicação em Sistemas Embarcados 2
3 As necessidades de comunicação Um microcontrolador precisa trocar informações entre ele e outros dispositivos ou processadores do sistema. Um sistema complexo composto por vários processadores necessita-se de uma rede de comunicação entre os mesmos para que possa existir a troca de informação entre eles. Esta rede pode ser composta por cabos ou por enlaces sem fios. Comunicação em Sistemas Embarcados 3
4 As necessidades de comunicação Um sistema que possua sensores remotos necessita comunicar-se com estes sensores. Se estes sensores possuem saídas digitais, o microcontrolador necessita uma porta de comunicação compatível com este sensor. Outros dispositivos, como cartões de memória necessitam portas de comunicação específicas. Comunicação em Sistemas Embarcados 4
5 Os tipos de comunicação A comunicação entre dispositivos pode ser classificada como paralela ou serial. A comunicação também pode ser classificada como síncrona ou assíncrona. Comunicação em Sistemas Embarcados 5
6 Os tipos de comunicação A comunicação paralela é utilizada no interior dos microcontroladores e computadores. A comunicação paralela é utilizada entre o processador e dispositivos de memória. Alguns microcontroladores PIC de número de pinos maior que 40 possuem uma porta de comunicação paralela que pode ser utilizada para comunicação entre microcontroladores e outros dispositivos compatíveis, como memórias CompactFlash. Comunicação em Sistemas Embarcados 6
7 Os tipos de comunicação A comunicação serial se realiza utilizando apenas uma linha de dados e os bits são enviados um de cada vez. Existem diversos protocolos de envio de dados de maneira serial, com características físicas diferentes. Exemplos: RS232, RS485 CAN, SPI, I 2 C USB Comunicação em Sistemas Embarcados 7
8 Os tipos de comunicação A comunicação síncrona utiliza um sinal de relógio para que o receptor da mensagem amostre o sinal no momento ideal. Em um sistema que utiliza comunicação síncrona a amostragem é comandada pelo mestre do canal de comunicação através do relógio. Exemplos: SPI I 2 C Comunicação em Sistemas Embarcados 8
9 Os tipos de comunicação A comunicação assíncrona não utiliza um sinal de relógio e necessita que todos os dispositivos envolvidos possuam uma mesma base de tempo. Como não existe relógio, ambos devem utilizar uma mesma base de tempo para evitar erros de comunicação Exemplos: RS232 RS485 USB Comunicação em Sistemas Embarcados 9
10 Os meios de comunicação A comunicação entre os dispositivos em um sistema embarcado normalmente se dá por cabos ou trilhas em placas de circuitos. A comunicação também pode se dar por meios sem fio utilizando tecnologias como rádio frequência (RF), Infra-vermelho (IR) ou Bluetooth. Dependendo do destino da comunicação, uma comunicação sem fios pode ser mais interessante que uma comunicação com fios. Comunicação em Sistemas Embarcados 10
11 Periféricos de comunicação integrados nos PICs Dependendo do dispositivo se pode utilizar mais de uma porta de comunicação Dispositivos com mais de 40 pinos possuem o dispositivo PSP (Paralell Slave Port) para comunicação paralela entre o PIC e o dispositivo periférico (memórias, outros PICs, etc.) Comunicação em Sistemas Embarcados 11
12 Periféricos de comunicação integrados nos PICs Alguns PICs possuem USARTs (Universal Syncronous Assyncronous Receiver Transmitter). Podem ser configurados como portas seriais síncronas (SPI e I2C) ou como porta serial assíncrona (RS232). Alguns PICs possuem mais de um dispositivo USART que podem ser configurados independentemente. Comunicação em Sistemas Embarcados 12
13 Periféricos de comunicação integrados nos PICs Alguns PICs possuem o dispositivo MSSP (Master Syncronous Serial Port) que se presta à comunicação serial Síncrona Nestes dispositivos a comunicação assíncrona se dá pela utilização do dispositivo UART (Universal Asyncronous Receiver Transmitter) Comunicação em Sistemas Embarcados 13
14 Periféricos de comunicação integrados nos PICs SPI Serial Peripheral Interface Desenvolvido por Motorola para a comunicação serial entre dispositivos digitais (Controladores, memórias, conversores A/D, etc.) É o protocolo utilizado para o acesso ás memórias MMC e SD, em modo de compatibilidade MMC Barramento full duplex com um único mestre formado por duas linhas de dados (SDI e SDO), uma linha de relógio e uma linha de seleção de escravo para cada escravo Mais informação em rface_bus Comunicação em Sistemas Embarcados 14
15 Periféricos de comunicação integrados nos PICs I²C - Inter-Integrated Circuit Desenvolvido pela Philips para a interconexção de circuitos integrados em dispositivos eletrônicos Barramento multimestre para conexões em baixa velocidade em dispositivos eletrônicos Utiliza duas linhas em dreno aberto, uma de dados (SDA) e uma de relógio (SCL) Mais informação em Comunicação em Sistemas Embarcados 15
16 Periféricos de comunicação integrados nos PICs Alguns PICs possuem o dispositivo CAN (Controller Area Network). CAN foi desenvolvido pela Bosh para ser uma rede de microcontroladores otimizada para o uso em veículos. É uma rede síncrona multi-mestre onde todos os controladores tem acesso à rede mas apenas um pode enviar mensagens de cada vez. Mais informação em ork Comunicação em Sistemas Embarcados 16
17 Periféricos de comunicação integrados nos PICs Os dispositivos com USART ou UART podem operar em modo RS232 para comunicação serial; A comunicação RS232 é realizada utilizando um conjunto de linhas de dados de envio e recepção de dados e um conjunto de dados de controle; Dependendo da comunicação se pode ignorar as linhas de controle, reduzindo a quantidade de linhas; RS232 é assíncrona, requerendo uma sincronização de tempos entre ambos dispositivos. Comunicação em Sistemas Embarcados 17
18 Periféricos de comunicação integrados nos PICs Alguns modelos da linha PIC possuem a funcionalidade de comunicação USB. Os PICs que possuem a comunicação USB possuem uma maior quantidade de memória para que o periférico USB possa enviar dados a alta velocidade. Estes dispositivos devem operar a velocidades de relógio predefinidas para que a comunicação ocorra. Comunicação em Sistemas Embarcados 18
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