Una decisión fundamental en el desarrollo de los proyectos electrónicos es la elección del protocolo de comunicación que se va a usar entre nuestros dispositivos o sistemas. Para ello hay muchas variables a tener en cuenta, entre ellas la velocidad de la comunicación, la cantidad de datos que se vayan a transmitir o el número de dispositivos que se van a conectar entre ellos.
Otro aspecto fundamental que se debe tener en cuenta es la distancia entre los dispositivos que se van a conectar, pudiendo diferenciar así comunicaciones ideales para bajas distancias, que suelen usarse para comunicaciones internas dentro de una PCB y los que se suelen usar en medias distancias normalmente en comunicaciones cableadas.
Como su propio nombre indica es un sistema de comunicaciones asíncrono, lo que indica que no hay una señal de reloj o de sincronismo que marque los tiempos de la comunicación. Es directamente en el nodo de transmisión (Tx) y de recepción (Rx) donde se debe tener en cuenta la velocidad de transmisión y el tamaño del dato que se manda.
En este caso la comunicación es síncrona, ya que cuenta con un nodo (SCK) que genera un tren de pulsos con una velocidad determinada, que marcará el ritmo de la comunicación. Además, a diferencia de la comunicación UART se pueden conectar más de dos dispositivos en una jerarquía de Master-Slave, en la que una conexión servirá para que el master pueda enviar a los esclavos (MOSI - Mater Ouput Slave Input), una conexión que hace que los esclavos escriban y el master pueda recibir (MISO – Master Input Slave Output) y una última señal que se encarga de habilitar al esclavo indicado en cada caso (CS – Chip Select).
Este protocolo también es síncrono por lo que se basa en una señal de reloj (SCK) que controla el flujo de información con un tren de pulsos controlados. Mientras que en el segundo nodo (SDA) es el que se transmiten y reciben los bits de información en cada ciclo que marque el reloj. Una clara ventaja de usar el protocolo I2C es que se pueden conectar varios dispositivos, en una jerarquía de Master, que será el encargado de generar la señal de reloj y los diferentes esclavos que se necesiten conectar que leerán esta señal.
Es un protocolo comunicaciones cuyo control es distribuido entre todos los dispositivos de la red. Este protocolo se orienta a mensajes, la información viaja en él empaquetada en mensaje y con un identificador, que cada dispositivo (también denominamos nodos) podrá aceptar o no para leer dicha información. A nivel físico se implementa de forma diferencial en dos hilos de comunicación denominamos CAN H y CAN L, lo cual aporta una gran inmunidad al ruido. Su principal aplicación es la industrial automóvil, hasta tal punto que su protocolo se recoge como norma en la ISO 11898/11519.
Estos protocolos surgieron como estándares de comunicación, pero han ido evolucionando a lo largo del tiempo, hasta el punto de que el RS485 surgió como mejora del anterior RS232. Además de una gran configurabilidad, pues se pueden usar como comunicación síncrona o asíncrona y en diferentes tipos de canales, pueden ser usados como “Simplex”, donde los datos siempre siguen un único sentido, sin poder tener respuesta, “Half dúplex”, donde la comunicación es bidireccional pero no en el mismo periodo de tiempo, o “Full Duplex”, donde los datos pueden viajar en ambos sentidos y de forma simultánea.
Además de las comunicaciones con una capa propia a nivel físico, también existen protocolos de un nivel superior que implementan estrategias de comunicaciones sobre alguna de las capas anteriores. Y que son muy usados en la industria por su versatilidad y robustez.
El protocolo Modbus es el más usado en las aplicaciones de control industrial, debido a su robustez y a la gran variedad de capas físicas que se puede implementar, normalmente se suele implementar sobre RS232 o RS485. Es una técnica de comunicación serie que usa una jerarquía Master-Slave entre dispositivos conectados en red. Aunque cada vez más se está usando una nueva versión de Modbus TCP/IP que utiliza Ethernet como capa física, lo que facilita el intercambio de datos entre los PLC en diferentes redes. Con independencia del tipo de red física, facilita un método de acceso y control de un dispositivo por otro.
En este caso se trata de una red basada en tecnología CAN y se suele usar para interconectar dispositivos como sensores, interruptores, lectores de códigos de barras, pantallas de panel y conectarlos con controladores de nivel superior como PLCs en las industrias automotriz y de semiconductores. Una de las mayores ventajas es que se implementa toda la red sobre un cable de cuatro hilos que transporta tanto datos como la alimentación de los dispositivos.
Como conclusión, es muy importante definir bien los requerimientos de un proyecto y poder determinar que estrategia de comunicación es mejor para cada caso, siempre adaptándose a los dispositivos y aplicaciones que se vayan a usar.
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