Visión general de las interfaces de transmisión de imágenes más populares – parte 2

En esta serie de artículos, presentamos las interfaces más populares que se utilizan para transmitir datos, o en este caso imágenes, entre los dispositivos que los proporcionan, es decir, procesadores/controladores u ordenadores, y los dispositivos que los presentan, es decir, pantallas o monitores.

Cuando hablamos de «interfaces», nos referimos a las normas de conexión de los dispositivos de transferencia de datos. Sin ellos, no sería posible presentar ningún contenido en soportes de información visual como las pantallas LCD-TFT.

Las interfaces pueden dividirse en dos grupos:

• soluciones internas, es decir, cuando conectamos directamente componentes del mismo dispositivo (normalmente dentro de la misma carcasa), por ejemplo controlador y pantalla; entre otros. interfaces sólo para transferencia de imágenes (RGB, LVDS, eDP, MIPI DSI y Vx1) y para transferencia de datos diversos, incluidas las imágenes (RS232, ^I2C, SPI o soluciones paralelas de 8 y 16 bits);
• Soluciones externas: es decir, cuando conectamos dos dispositivos separados, por ejemplo, un ordenador y un monitor; este tipo de soluciones requieren el uso de cables; entre ellas se incluyen: HDMI, DVI, VGA y DP.

Las interfaces también pueden dividirse según el tipo de transmisión de datos, distinguiendo entre: interfaces paralelas, en las que la información de 1 bit se transmite por varias líneas, e interfaces serie, en las que la información consecutiva de 1 bit se transmite por una sola línea.

En este artículo, nos centraremos principalmente en las interfaces RS232, ^I2Cy SPI. Más información sobre las interfaces RGB, LVDS, eDP, MIPI DSI y Vx1 en el artículo « Visión general de las interfaces de transmisión de imágenes más populares – parte 1 «.

RS232 (Norma 232 recomendada)

La interfaz RS232 es una solución cuya historia se remonta a los años sesenta. – Fue desarrollado por la EIA (Electronic Industries Association) para conectar teletipos y módems. En las décadas siguientes, sirvió como interfaz principal para conectar a los ordenadores diversos accesorios, como impresoras y escáneres. En la actualidad, es una solución de nicho que se utiliza sobre todo en equipos especializados de la industria, por ejemplo.

Cuando se piensa en una interfaz RS232, una asociación popular puede ser cables con enchufes distintivos. Sin embargo, en el contexto de este artículo nos interesan las soluciones integradas en placas de circuito impreso que se utilizan para conectar distintos componentes dentro de un mismo dispositivo.

La interfaz RS232 es una solución serie para enlazar dispositivos DTE (Data Terminal Equipment) y DCE (Data Communication Equipment), por lo que sólo se puede utilizar una línea para enlazar dos dispositivos, es decir, el DTE y el DCE. un DTE y un DCE. La comunicación puede ser unidireccional (simplex) o bidireccional (full duplex) en dos variantes de transmisión de datos, a saber. síncrono y asíncrono. Existen varios tipos de línea en la interfaz RS232, entre ellos:

• líneas de datos (TxD – datos transmitidos y RxD – datos recibidos),
• líneas de control (por ejemplo DSR (Data Set Ready) – la disposición del DCE para trabajar con el DTE o DTR (Data Terminal Ready) – la disposición del DTE para trabajar con el DCE (las líneas DSR y DTR están activas durante toda la llamada));
• líneas de masa (por ejemplo GND (tierra) o PG (tierra de protección)).

En función de los requisitos de la aplicación, es posible utilizar subconjuntos de líneas con distintos niveles de complejidad. Una de las opciones incluye. soluciones de tres líneas, es decir TxD (para transmitir datos), RxD (para recibir datos) y GND (masa).

La interfaz RS232 es relativamente inmune a las interferencias electromagnéticas, y los datos se transmiten a velocidades que suelen alcanzar los 9600 o 115200 b/s (la excepción son algunas variantes síncronas, en las que son posibles velocidades de hasta 1 Mbps). Al mismo tiempo, hay que tener en cuenta que se trata de soluciones con importantes fluctuaciones de tensión.

Modelo maestro/esclavo

Antes de hablar de las dos interfaces siguientes, es decir ^I2Cy SPI, conviene referirse al modelo «maestro/esclavo», en el que dispositivos maestros («masters») gestionan dispositivos esclavos («slaves»). En estos modelos, el maestro siempre inicia la comunicación generando una señal de reloj, durante la cual se envían o reciben datos.

Los términos «amo» y «esclavo» utilizados en este modelo son muy controvertidos debido a su asociación con la esclavitud. En 2004. El Global Language Monitor (GLM) lo consideró el ejemplo más flagrante de incorrección política. Ahora se sustituyen cada vez más por otros términos, como «primario» y «réplica», utilizados entre otros. en los marcos Django y Drupal. También las utilizan, entre otros. Microsoft.

^I2C(circuito integrado)

La interfaz ^I2C, escrita también como IIC, es una solución para conectar circuitos integrados (Inter-Integrated Circuit puede traducirse como ‘intermediario entre circuitos integrados’). Se desarrolló a principios de los años ochenta. En los años setenta. por Phillips.

La interfaz ^I2Ces una solución serie en la que la comunicación es bidireccional a través de dos líneas: SDA (Serial Data Line) y SCL (Serial Clock Line). Se trata de una tecnología que funciona en una arquitectura «maestro/esclavo» con la posibilidad de introducir cualquier número de dispositivos maestros («masters») que gestionen dispositivos esclavos; es, por tanto, una tecnología denominada «esclava». bus multimaestro. La información se envía en «paquetes» de un solo byte (es decir, de ocho bits). Cada transmisión tiene un inicio (señal START/bit de inicio) y un final (señal STOP/bit de parada) designados. Entre medias, el maestro transmite una dirección de 7 bits, seguida de bits de lectura/escritura y los datos correspondientes al dispositivo de destino. Tras la transmisión de la dirección, el esclavo transmite un bit más, es decir ACK o NACK, indicando el flujo de datos correcto/incorrecto (y protegiendo contra la pérdida incontrolada de datos). El mismo bit se envía también cuando se reciben datos del maestro. Para controlar la interfaz ^I2Cse utilizan cinco modos de sincronización con distintas velocidades de transmisión de datos:

• Modo estándar: velocidad de hasta 100 kbit/s,
• Modo rápido: velocidades de hasta 400 kbit/s,
• Modo rápido Plus: velocidades de hasta 1 Mbit/s,
• Modo de alta velocidad: velocidades de hasta 3,4 Mbit/s,
• Modo ultrarrápido: velocidades de hasta 5 Mbit/s.

A veces también destaca el modo Turbo, con velocidades de hasta 1,4 Mbit/s.

En la interfaz ^I2C, cada dispositivo esclavo, es decir, un chip individual, recibe su propia dirección única; en total, se pueden admitir hasta 128 direcciones, es decir, hasta 128 chips individuales, en un solo bus, teniendo en cuenta la limitada velocidad de transferencia de datos, de hasta 5 Mbit/s como máximo. En algunas aplicaciones, la interfaz ^I2Cpuede no funcionar bien debido a la baja inmunidad al ruido electromagnético a alta impedancia compuesta.

Entre otras cosas, se utiliza la interfaz ^I2C. en pantallas OLED. Los encontrará en la gama de variantes gráficas y de señalización de Unisystem.

SPI (Interfaz periférica serie)

La interfaz SPI es una de las soluciones más utilizadas para la comunicación entre sistemas de microprocesadores y circuitos periféricos, como ADC/DAC, EEPROM, tarjetas MMC/SD, etc. Su historia se remonta a los años ochenta. En los años setenta. – en el momento en que fue lanzado por Motorola.

La interfaz SPI es una solución serie en la que la comunicación es bidireccional; también se basa en un modelo maestro/esclavo, pero no es un bus multimaestro: esta tecnología suele utilizar un único maestro al que se conectan varios esclavos. Se utilizan cuatro líneas para transmitir información:

• SCLK (Serial Clock) – señal de reloj,
• MOSI (Master Output Slave Input): línea que transfiere datos a un dispositivo esclavo,
• MISO (Master Input Slave Output) – línea que transmite datos al maestro,
• SS (Slave Select) o CS (Chip Select): línea utilizada para seleccionar un dispositivo esclavo.

En la interfaz SPI, el maestro configura el reloj y luego indica el dispositivo esclavo con el que se intercambiará información; la línea SS o CS se utiliza para activar el circuito periférico correspondiente. Los datos se transmiten a través de las líneas MOSI (del esclavo al esclavo) y MISO (del esclavo al maestro). La comunicación se basa en registros de desplazamiento formados por flip-flops de tipo D, de los que hay ocho en total (numerados del 0 al 7); cada uno almacena un bit de información – 1 byte, u 8 bits de datos, se transmite a lo largo de ocho ciclos de reloj. Al mismo tiempo, son flexibles: no hay restricciones de 8 bits, lo que permite libertad en cuanto a, entre otras cosas, la el tamaño o el contenido del mensaje.

La interfaz SPI es valorada por su rendimiento, con velocidades de datos alcanzables de hasta 37,5 Mbps. Por desgracia, esta tecnología no utiliza ningún protocolo de comprobación de errores (como, por ejemplo, los bits ACK y NACK en ^I2C), lo que puede provocar una posible pérdida de datos. Además, en algunas aplicaciones, la interfaz SPI puede no funcionar bien debido a su baja resistencia a las interferencias electromagnéticas a alta impedancia compuesta (añádase que -debido a que la frecuencia de funcionamiento de la interfaz SPI es de cientos de MHz- esto es aún más problemático que para la interfaz ^I2C).

La interfaz SPI se utiliza principalmente en soluciones que no superan las 7 pulgadas, tanto en tecnología LCD como OLED, así como EPD. También los encontrará en la gama Unisystem: consulte su disponibilidad para LCD, OLED gráficos y de caracteres y EPD.

En el contexto de las interfaces en cuestión, cabe mencionar, entre otras, las soluciones paralelas de 8 y 16 bits que siguen utilizándose. en las pantallas OLED. Son interfaces en las que los datos se transmiten simultáneamente en dos direcciones. Puede tratarse de información de 4, 8, 16 o 24 bits, y cada bit requiere una línea independiente para su transmisión (también puede haber líneas adicionales al mismo tiempo, por ejemplo, para la señal de reloj), lo que se traduce en un número cada vez mayor de cables necesarios para conectar con el microcontrolador.

El uso de este tipo de interfaces se ve favorecido por su sencilla integración en el sistema, así como por el rendimiento de los datos (esto puede imaginarse comparando una interfaz paralela y una serie, por ejemplo, una interfaz de 8 bits, suponiendo que ambas funcionan a la misma velocidad de reloj; en la interfaz paralela, los datos se transmiten simultáneamente, 8 bits cada vez, mientras que en la interfaz serie, los datos se transmiten secuencialmente, 1 bit cada vez – podemos adivinar qué interfaz transmitirá la información ocho veces más rápido ;-)).

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