UART, SPI e I2C son protocolos de comunicación comunes que se utilizan en sistemas integrados y dispositivos IoT para transferir datos entre circuitos integrados, microcontroladores y sensores.
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) es un protocolo de comunicación en serie que permite la comunicación asíncrona de dúplex completo entre dos dispositivos. En UART, los datos se envían un bit a la vez secuencialmente a través de una sola línea de comunicación. UART requiere solo dos cables, un pin de transmisión (TX) y un pin de recepción (RX), lo que facilita su implementación en el hardware. Una ventaja clave de UART es que no requiere una señal de reloj para la sincronización entre dispositivos. El dispositivo transmisor agrega bits de inicio y parada para enmarcar cada byte que se envía, mientras que el dispositivo receptor usa estos bits para identificar los límites de byte. UART permite altas velocidades de datos de hasta 10 Mbps y tiene capacidades integradas de verificación de errores. Se usa comúnmente para interfaces de consola en serie, módulos GPS, módulos Bluetooth y otras comunicaciones simples de corta distancia.
SPI (Interfaz periférica en serie) es un protocolo en serie síncrono que proporciona comunicación dúplex completa. Utiliza cuatro cables: reloj (SCK), salida maestra/entrada esclava (MOSI), entrada maestra/salida esclava (MISO) y selección de esclavo (SS). La línea SCK sincroniza el movimiento de datos entre dispositivos mientras que MOSI y MISO transportan los datos. SS es una señal baja activa utilizada por el maestro para seleccionar un dispositivo esclavo en particular cuando hay varios esclavos presentes. En SPI, los datos solo pueden moverse en una dirección a la vez, lo que lo convierte en un protocolo más simple que I2C. Los dispositivos SPI funcionan en modo maestro o esclavo. Admite la transferencia de datos a alta velocidad de hasta 80 Mbps y se usa comúnmente para la comunicación con tarjetas SD, sensores y pantallas LCD.
I2C (Inter-Integrated Circuit) permite la comunicación en serie síncrona semidúplex bidireccional entre circuitos integrados. Requiere solo dos cables bidireccionales: datos en serie (SDA) y reloj en serie (SCL). I2C utiliza cableado de colector abierto, lo que significa que las líneas SDA y SCL se activan con resistencias. Los dispositivos en el bus I2C actúan como maestros o esclavos. El dispositivo maestro genera la señal del reloj e inicia todas las comunicaciones con uno o más dispositivos esclavos. Cada dispositivo esclavo tiene una dirección única en el bus que le permite al maestro iniciar una transferencia específicamente con él. I2C admite comunicación multimaestro y multiesclavo, lo que proporciona una gran flexibilidad. Son posibles velocidades de datos de hasta 100 kbps. I2C se usa comúnmente para la comunicación con periféricos de baja velocidad, como sensores, motores y EEPROM.
En resumen, UART, SPI e I2C son protocolos de comunicación en serie ampliamente utilizados adecuados para diferentes aplicaciones en función de factores como la velocidad, los modos de comunicación admitidos, la complejidad del hardware y la compatibilidad del dispositivo. UART es el más simple de implementar pero también más lento en comparación con SPI e I2C. SPI proporciona comunicación dúplex completa síncrona de alta velocidad, mientras que el soporte de I2C para multimaestro lo hace muy versátil.
