[통신] Serial 통신

Sireal·2022년 1월 4일
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통신

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직렬, 병렬 통신

  • 직렬 통신 : 한번에 하나의 데이터 통신
    • 통신거리가 길다.
    • 구현이 비교적 쉽다.
  • 병렬 통신 ; 한번에 여러개의 데이터 통신
    • 통신거리가 짧다.
    • 구현이 어렵고, 비싸다.
    • 노이즈에 의해 데이터 손실이 난다.

Serial(직렬) 통신

  • 시리얼 통신 종류

    • UART, USART, I2C 등등
    • UART : TX, RX, GND 연결하면 끝 ( 비동기식 )
    • I2C : SCL(클럭), SDA(데이터) 연결하면 끝 ( 동기식 )

  • 용도에 맞게 통신 종류를 고른다.

    • 동기식, 비동기식
    • 통신 거리
    • 통신 속도

  • 주의사항

    • RX-TX, TX-RX
      • Receive : 수신, 받기
      • Transmissio : 송신, 보내기
    • Baud Rate : 통신 장치의 양쪽 Baud Rate를 맞춰줘야한다.
    • Bus Connection

동기식, 비동기식 통신

  • 의미
    • 동기식(Synchronous, 동시에 일어나는)
    • 비동기식(Asynchronous, 동시에 일어나지 않는)

동기식 통신

  • 요청과 응답값의 순서를 보장
  • Request(요청)가 있으면 그 값의 Response(응답)가 올때까지 기다린다.
  • 장점 : 순서가 보장된다. Response에 대한 처리 결과를 보장받아야하는 서비스에 적합
    • 시간 기준값(Clock)이 존재한다. 이 기준 값을 가지고 데이터 전송이 처리된다.
    • 연속적인 데이터 전송에 용이하다.
  • 단점 : 계속 지연되면 뒤에 들어오는 요청들은 연결을 맺지 못한다.

비동기식 통신

  • 요청과 응답값의 순서가 없음
  • 동기식과 반대로 Request가 있으면 그 값의 Response가 언제 들어와도 좋다.
  • 시간값(Clock, reference signal, timestamp 등)을 처리안함.
  • 장점 : 성능좋다.
  • 단점 : Response에 대한 처리 결과를 보장받는 서비스에 비적합

UART, USART

  • UART(범용 비동기화 송수신기 : Universal Asynchronous Reciver/Trasnmitter)
    • 전압에 따라 불리는 이름이 달라진다.
  • USART(범용 동기화 송수신기 : Universal Asynchronous and Synchronous R/T)

UART

  • 단방향(simplex), 반이중(half-duplex), 전이중(full-duplex)통신 방식을 사용.
  • 비동기식은 공유되는 클럭이 없음. UART를 작동시키려면 양 끝단에 동일한 비트 또는 Baud Rate가 설정되어야 함.
  • 데이터는 프레임형태로 전송됩니다.
  • 프레임 형식
    • 시작 및 정지 비트 : 양 끝단에 High(1), Low(0)
    • Data 비트
      • 5~9의 사용자 데이터 비트
      • 보통 7~8비트 사용
      • unsigned char 형으로 보내야하기 때문에 LSB(최하위비트)를 가장 먼저 전송해야한다.

I2C 통신

  • Inter-Integerated Circuit(I Square C)

  • Two Wire Interface (TWI)

  • 동기식 통신 방식

  • 두가지의 선을 통해 주고받는 통신방법

    • 하드웨어 SCL : 클럭 신호를 생성해서 전달하는 역할
    • SDA : 실제 데이터가 전달되는 라인

  • 1대 다 통신

    • 최대 1008개 연결 지원

  • 원리

    • 1개 마스터(MCU)가 송신한 주소에 해당 주변장치_슬레이브(MCU, 센서)와 1대1로 대화를 주고 받는 방식

    • Master 가 SDA핀을 통해 주소값, 질문 을 보낸다.

    • 주소 값에 해당하는 Slave들은 SDA핀을 통해 질문 응답

    • 주소 값에 해당하지 않는 Slave들은 SDA핀에 들어오는 값 무시.

SPI 통신

  • Serial Peripheral Interface
  • 두가지 선(직렬)으로 통신하는 방법
  • 특징
    • 1대 다 통신
    • 마스터, 슬레이브 개념 사용
    • 최대 연결 가능 수 제한 없음
    • 빠른 통신속도, 짧은 통신거리
  • 용어
    • Master : 통신의 주체, SPI통신 머리
    • Slave : 센서와 같은 주변장치, SPI 통신의 손과 발
    • MOSI (Master Out Slave In)
    • MISO (Master In Slave Out)
    • CS (Chipt Select) : 마스터가 누구와 통신할지 선택할때 사용되는 핀

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