シリアル通信プロトコルの比較

Mark Harris
|  投稿日 八月 17, 2021  |  更新日 三月 14, 2024
シリアル通信プロトコルをすべて比較しています

この記事シリーズでは、マイクロコントローラー、データ生成周辺機器、データ処理周辺機器、その他のインテリジェントデバイス間で情報を転送するために利用可能なさまざまなシリアル通信プロトコルについて見てきました。各記事では、一般的に使用されているプロトコルの1つについて取り上げています。そしてここで、このシリーズの最後に、それぞれの利点と欠点をまとめました。次にシリアル通信バスを実装する必要があるときに、このリソースが価値あるものとなり、特定の状況に最適な選択をする助けになることを願っています。

表

シリーズの結論

シリアル通信のプロトコルと標準は、特に多くのデジタルデバイスやミックス(アナログ-デジタル)デバイスにおいて、マイクロコントローラの組み込みが人気がある場合には素晴らしいものです。シリアル通信バスは、多くのデバイス間で情報を交換することを可能にし、この通信を行うためには、並列通信に必要なピンの数よりもはるかに少ないピンの数を使用します。シリアル通信は並列オプションよりも桁違いに遅いですが、達成される速度は、ほとんどのICやデバイスが必要とする情報の交換やコマンドの送信を行うには十分です。

UARTは、フルデュプレックスモードを可能にする比較的シンプルな非同期シリアル通信です。2つのデバイス間の通信に非常に便利です。

I2Cはおそらく私のお気に入りの選択肢です。たった2本のピンを使用して多くのデバイスを接続できます。しかし、接続するデバイスが多くなるほど、操作を維持するためにデータレートを下げる必要があります。さらに、データレートがハードウェアによって制御でき、スレーブのアドレスもハードウェアによって設定される点が気に入っています。

SPIは、多くのスレーブを許容する高速通信プロトコルですが、ピンの数が増えるというデメリットがあります。SPIの通信速度は非常に優れており、その上、特別な終端インピーダンスを必要としません。一部のアプリケーションでは、終端抵抗の使用が有益であることがわかっています。

1-Wireは素晴らしいです。通信と電力供給を1本のケーブルまたはトレースだけで行うことができ、寄生電力供給技術を使用しています。しかし、これを使用できるデバイスはそれほど多くありません。

CANは、高いレベルの電磁干渉がある環境で非常に堅牢であり、良好なエラー訂正機能を持っています。それが主に重要なアプリケーションで使用されるのは驚くべきことではありません。

LINはCANのバリアントで、CANのサブシステムとして開発されました。LINは、自動車のあまり重要でないアプリケーションで一般的に使用されます。安価でシンプルであるために良いです。LINデバイスは、クォーツや共振器を使用せず、コストを節約するために単純な内部RC回路のみを使用します。

RS-485は、特に自動化やPLCで多くのデバイスで使用されるプロトコル標準です。これは、一つまたは二つの差動ペアを使用する堅牢な標準であり、比較的高速または長距離に達することができます。

TRANSLATE:

RS-232は、非常に人気があった古いシリアルプロトコルの標準です。現代のデバイスではこの標準を使用していないものの、多くのレガシーデバイスが依然として使用しているため、この標準についていくつか知っておくと有益だと考えています。

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筆者について

筆者について

Mark Harrisは「技術者のための技術者」とでも言うべき存在です。エレクトロニクス業界で12年以上にわたる豊富な経験を積んでおり、その範囲も、航空宇宙や国防契約の分野から、小規模製品のスタートアップ企業や趣味にまで及んでいます。イギリスに移り住む前、カナダ最大級の研究機関に勤務していたMarkは、電子工学、機械工学、ソフトウェアを巻き込むさまざまなプロジェクトや課題に毎日取り組んでいました。彼は、きわめて広範囲にまたがるAltium Designer用コンポーネントのオープンソース データベース ライブラリ (Celestial Database Library) も公開しています。オープンソースのハードウェアとソフトウェアに親しんでおり、オープンソース プロジェクトで起こりがちな日々の課題への取り組みに求められる、固定観念にとらわれない問題解決能力を持っています。エレクトロニクスは情熱です。製品がアイデアから現実のものになり、世界と交流し始めるのを見るのは、尽きることのない楽しみの源です。

Markと直接やり取りする場合の連絡先: mark@originalcircuit.com

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