Serie, RS232, Modbus, UART y TCP

Serial es un esquema general de comunicaciones, donde la información (en este caso datos binarios) se transmite en piezas secuencialmente. Hay una serie de buses y protocolos informáticos compatibles e incompatibles que utilizan comunicaciones en serie.

En el contexto de su pregunta, serial se usa como esquema de comunicación y como descripción del bus físico. Es decir, los chips en cada extremo del cable/alambre usan una secuencia secuencial de bits para intercambiar datos. Comúnmente, "serie" se usa para referirse a una cantidad de buses que generalmente estaban disponibles en PC / AT y compatibles a través del puerto "COM", generalmente se incluyen RS232 y RS485.

De manera confusa, tanto la interfaz física como el protocolo podrían usar un esquema de comunicación en serie, o podrían ser diferentes (por ejemplo, datos en serie a través de un enlace paralelo que cambia un byte a la vez en lugar de un bit), por lo que es importante distinguir entre los dos. Una imagen general de esta diferencia se da en el modelo OSI, donde cada capa puede usar cualquier esquema de comunicación que elija, independientemente entre sí.

RS232 es un estándar que define un esquema de comunicación física mediante una conexión en serie. Del mismo modo, RS485 hace lo mismo. Ambos estándares dictan el bus serial físico (con niveles de voltaje y detalles de tiempo) detrás del esquema de comunicación (que podría ser ModBus o un protocolo de comunicación periférico de impresora propietario)

Modbus es un estándar que solo define un protocolo común de alto nivel (OSI 7), pero deja los detalles físicos sin definir ( implementación ). Oficialmente se puede implementar sobre TCP/IP o sobre un bus serie, Modbus es un protocolo de alto nivel y TCP/IP (por ejemplo) se puede implementar incluso sobre paloma mensajera

crasic mostró las capas OSI. Piensa en una carretera, luego en esa carretera tienes varios tamaños y tipos de vehículos. Esos vehículos pueden llevar varias cosas. Personas obviamente, pero también paquetes o cajas. Es posible que tenga un camión en esa carretera con una caja de madera en esa caja hay algunas / muchas cajas de cartón, esas cajas pueden contener otras cajas, y en esas cajas puede tener muchos productos iguales o diferentes.

tiene una capa física, de alguna manera, eléctricamente, a través de la luz a través del aire (láser, etc.), de forma inalámbrica a través del aire (wifi, bluetooth, etc.), por cable, óptica a través de fibra. Esa es la carretera, al igual que tener cemento vs asfalto vs malla de acero sobre un puente. Luego tienes varios tipos de marcos, autos y camiones, hondas vs fords, mac vs kenworth. Paquetes, capa de enlace de datos. Luego, dentro de un vehículo, puede tener una caja, la capa ip, por ejemplo, o arp, netbeui, o novell, etc. Luego, dentro de la caja de cartón ip, puede tener otra caja, el paquete tcp. Dentro del paquete tcp, es posible que tenga otros datos, audio o datos de páginas web o datos de ftp, etc.

Comienza con los datos que desea mover, luego agrega capas a la cebolla que la rodea a medida que trabaja desde las capas superiores de osi hasta la capa física, mueve esa cebolla y luego comienza a despegar las capas. Esto es bastante literal con los datos en sí, tiene la carga útil en la capa más alta con la que está trabajando, luego, literalmente, agrega un encabezado al frente y, a veces, un pie de página al final. Y ahora está en una capa diferente, ahora que toda la capa N con un contenedor de capa n-1 se convierte en la carga útil para la capa n-2 donde agrega un encabezado y tal vez un pie de página dependiendo de las opciones o reglas para esa capa o protocolo . Eventualmente, la capa física obtiene esta gota de bytes, que es su carga útil, agrega un encabezado mac y una suma de verificación y tal vez otras cosas, y este es el camión que conduce por la carretera.

uart es algo completamente diferente, se remonta a caracteres de 7 u 8 bits (Ascii, ebcdic, etc.) con un pequeño patrón de inicio (un bit) y un patrón de parada y tal vez un bit de paridad.

RS-232 y RS-422 son solo estándares de voltaje que definen el nivel eléctrico para un uno a cero, están asociados con datos en serie uart, pero no debe confundirse cuando dice RS-232, es mejor que quiera decir que el nivel de voltaje lleva este datos, conecta RS-232 en los pines uart en un microcontrolador y probablemente freirá el microcontrolador porque no puede manejar esos niveles de voltaje.

Puede transportar ip y tcp y otros protocolos a través de uart/serial, buscar protocolos ppp y slip, por ejemplo, tomar el paquete tcp, envolverlo con un encabezado ip y luego envolverlo con lo que se requiere para la capa de enlace de datos ppp y el deslizamiento tiene sus propios envoltorios para esto, entonces el enlace físico es uart a uart, luego desenvuelves la cebolla. En los días de acceso telefónico, así es como funcionaba. Pero normalmente tcp/ip pasa por ethernet o wifi, y uart si aún lo encuentra (extremadamente útil para incrustado y aún se encuentra allí y en salas de servidores) y tcp/ip normalmente no están asociados de ninguna manera. son dos cosas separadas de generaciones separadas destinadas a cosas diferentes.

udp es el otro protocolo IP básico. A menudo escrito como tcp/ip o udp/ip. tcp mientras que los paquetes se consideran un flujo, como uart. trata los datos como si fueran un flujo en serie y no un paquete, un error muy común. el protocolo tcp permite que las personas entre el punto a y el punto b corten el paquete en pedazos y los entreguen por separado porque se basa en la transmisión, no en el paquete. solo se entrega en las capas inferiores como paquetes porque así es como funciona. Udp se considera estrictamente basado en paquetes, aparece o no aparece, pero si aparece, cada paquete aparece en su totalidad tal como salió de la fuente. hay muchos otros protocolos que se montan sobre tcp y udp, como ya mencionaron otros http, ftp, smtp, etc. las cosas que componen su experiencia en Internet.

antes o en paralelo había muchos otros protocolos que no están basados ​​en ip, como ipx/spx los protocolos de capa baja de novell, piense en doom y heretic y hexen antes de que saliera quake, necesitaba tener una red ipx (aunque más tarde la gente estaba envolviendo ipx con udp o tcp para jugar a través de Internet y no solo en una red).

En el lado de uart, busque términos como kermit y xmodem y ymodem y zmodem como cómo mover datos, normalmente es para interfaces de texto. bbs (sistemas de tablones de anuncios) y otras cosas por el estilo. todavía se usa mucho para sistemas integrados, microcontroladores de depuración, en salas de servidores donde no tiene sentido tener monitores y teclados, en su lugar, tiene servidores de terminales que le permiten hacer telnet o ssh en los uarts de los servidores y los servidores están configurados para usar su uarts para una terminal en lugar de la tarjeta de video/monitor.

rs232 puede o podría llevar una señal más lejos y mejor que solo los niveles ttl. rs422 puede recorrer distancias aún mayores. etcétera.

"Serial" (a veces llamado "UART") es la señalización lógica: activo bajo, 1 bit de inicio, 5 a 9 bits de datos, par, impar o sin paridad, 1, 1.5 o 2 bits de parada, manténgalo bajo para generar un romper.

Modbus es un protocolo que se ejecuta sobre una conexión en serie. Define los mensajes y su contenido.

RS-232 y RS-485 (ya veces "TTL", para niveles de 0,8 V/2,0+V) son implementaciones físicas de una conexión en serie. Definen los niveles de voltaje para "alto" y "bajo", y cómo se conectan los dispositivos entre sí.

Un UART es el periférico que implementa una conexión serial que sigue el esquema descrito al inicio. Emite una señal digital, generalmente usando niveles CMOS o TTL, y se puede usar otro chip para llevarla a niveles RS-232 o RS-485.