CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.3. CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU
Định nghĩa về lý thuyết của chuẩn giao tiếp bất đồng bộ UART
“UART là viết tắt của từ Universal Asynchronous Receiver - Transmitter⊕là⊕một⊕giao thức⊕truyền⊕dữ⊕liệu⊕nối⊕tiếp bất đồng bộ. Giao⊕thức⊕này⊕sử⊕dụng⊕hai⊕đường⊕truyền⊕dữ liệu: ⊕một⊕là⊕đường⊕phát⊕dữ liệu⊕ (Tx) và⊕hai⊕là⊕đường⊕nhận⊕dữ⊕liệu⊕ (Rx). Không có tín hiệu xung clock được sử dụng trong quá trình truyền, do đó giao thức được gọi⊕là⊕bất đồng⊕bộ. Để đảm bảo truyền dữ liệu thành công, cả bên phát và bên nhận phải thống nhất về tần số xung clock, thường được gọi là tốc độ baud.Ví dụ như 9600, 1920, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800, 921600, 1000000, 1500000.”
Hình 2.4: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ
“UART sử dụng hai đường dữ liệu chính là Tx (Transmitter - bộ phát) và Rx (Receiver - bộ nhận). Khi một UART nhận được tín hiệu bắt đầu (start bit), nó bắt đầu đọc các bit dữ liệu được gửi đến với một tần số cụ thể gọi là tốc độ truyền (baud rate).
Tốc độ baud đo lường tốc độ truyền dữ liệu và được biểu diễn bằng bit trên mỗi giây (bps - bit per second). Cả hai UART phải hoạt động ở cùng một tốc độ baud để truyền và nhận dữ liệu thành công. Khoảng chênh lệch tốc độ baud giữa hai UART không nên vượt quá 10% để tránh việc thời gian của các bit bị sai lệch quá nhiều.
Ngoài tốc độ baud, cả hai thiết bị UART cần được cấu hình để sử dụng cùng một cấu trúc gói dữ liệu. Điều kiện để hai thiết bị UART có thể giao tiếp với nhau là cả hai phải được kết nối chung GND. Đối với giao tiếp UART chuẩn điện áp thường sử dụng TTL (Transistor-Transistor Logic).
2.3.2. Chuẩn giao tiếp SPI Định nghĩa về giao tiếp SPI
SPI (Serial Peripheral Interface) là một giao thức giao tiếp đồng bộ được sử dụng phổ biến trong việc kêt nối các vi điều khiển, các cảm biến, bộ nhớ và các thiết bị khác với vi xử lý hoặc vi điều khiển chính.”
Cấu trúc giao thức SPI bao gồm thiết bị chủ(master) và một hoặc nhiều thiết bị tớ(slave). Thiết bị chủ quản lý việc truyền và nhận từ các thiết bị tớ.
Giao thức SPI sử dụng 4 dây tín hiệu chính:
− MOSI: Cổng ra các bên Master, cổng vào các bên slave.
− MISO: Cổng vào các bên master, cổng ra các bên slave.
− SS : Chọn Chip.
− SCLK : Xung nhịp Clock cho giao tiếp SPI.
Hình 2.5: Hệ thống truyền dữ liệu chuẩn giao tiếp SPI 2.3.3. Chuẩn giao tiếp I2C
Định nghĩa về chuẩn giao tiếp I2C
“I2C hay IIC là một giao thức truyền thông được phát triển bởi Philips Semiconductor để truyền dữ liệu giữa một bộ xử lý trung tâm với nhiều IC chỉ sử dụng 2 đường truyền tín hiệu, cho phép nhiều thiết bị tớ giao tiếp được với thiết bị chủ.
Đặc điểm: Chỉ cần có 2 đường bus SDA, SCL để điều khiển bất kì IC hay thiết bị nào trên chuẩn I2C. Trong hệ thống truyền dữ liệu của chuẩn I2C thì thiết bị nào cũng cấp xung clock thì được gọi là chủ(master), thiết bị nhận xung clock được gọi là tớ (slave). Có rất nhiều thiết bị ngoại vi được tích hợp chuẩn giao tiếp I2C ví dụ như: Bộ nhớ EEPROM, ADC-DAC, Realtime, IC mở rộng ngoại vi,…
− SDA (Serial data): chức năng của nó là truyền tải dữ liệu.
− SCL ( Serial clock): chức năng truyền tải xung clock để dịch chuyển dữ liệu.
− Chuẩn truyền ban đầu dùng địa chỉ 7 bit có thể giao tiếp với 128 thiết bị slave.
− Địa chỉ của thiết bị slave thường thì do nhà chế tạo thiết bị thiết lập sẵn.”
Hình 2.6: Hệ thống truyền dữ liệu chuẩn giao tiếp I2C 2.3.4. Chuẩn giao tiếp One wire
Định nghĩa về lý thuyết chuẩn giao tiếp one-wire
“Chuẩn giao tiếp một dây (OneWire) được giới thiệu bởi hãng Dallas là một chuẩn giao tiếp không đồng bộ và bán song công (half-duplex). Trong chuẩn này, chỉ cần sử dụng một dây để truyền tín hiệu và cung cấp nguồn điện cho các thiết bị (không tính dây mass). Giao tiếp này tuân theo mối liên hệ chủ tớ một cách chặt chẽ, trong đó có một master chỉ có thể kết nối với một bus dữ liệu chứa các thiết bị slave. Bus dữ liệu khi không có dữ liệu trên đường truyền phải được kéo lên mức cao, thông qua một điện trở.
Giá trị của điện trở này thường được quy định trong datasheet của các thiết bị slave.”
Hình 2.7: Hệ thống truyền dữ liệu bất đồng bộ