UART, SPI et I2C sont des protocoles de communication courants utilisés dans les systèmes embarqués et les appareils IoT pour transférer des données entre des circuits intégrés, des microcontrôleurs et des capteurs.
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) est un protocole de communication série qui permet une communication asynchrone en duplex intégral entre deux appareils. Dans UART, les données sont envoyées un bit à la fois séquentiellement sur une seule ligne de communication. UART ne nécessite que deux fils – une broche de transmission (TX) et une broche de réception (RX) – ce qui le rend simple à mettre en œuvre dans le matériel. Un avantage clé de l’UART est qu’il ne nécessite pas de signal d’horloge pour la synchronisation entre les appareils. Le dispositif émetteur ajoute des bits de démarrage et d’arrêt pour encadrer chaque octet envoyé, tandis que le dispositif récepteur utilise ces bits pour identifier les limites d’octets. UART permet des débits de données élevés jusqu’à 10 Mbps et possède des capacités de vérification d’erreurs intégrées. Il est couramment utilisé pour les interfaces de console série, les modules GPS, les modules Bluetooth et d’autres communications simples à courte distance.
SPI (Serial Peripheral Interface) est un protocole série synchrone qui fournit une communication en duplex intégral. Il utilise quatre fils – horloge (SCK), sortie maître/entrée esclave (MOSI), entrée maître/sortie esclave (MISO) et sélection esclave (SS). La ligne SCK synchronise le mouvement des données entre les appareils tandis que MOSI et MISO transportent les données. SS est un signal bas actif utilisé par le maître pour sélectionner un appareil esclave particulier lorsque plusieurs esclaves sont présents. Dans SPI, les données ne peuvent se déplacer que dans une seule direction à la fois, ce qui en fait un protocole plus simple que I2C. Les appareils SPI fonctionnent en mode maître ou esclave. Il prend en charge le transfert de données à haute vitesse jusqu’à 80 Mbps et est couramment utilisé pour la communication avec les cartes SD, les capteurs et les écrans LCD.
I2C (Inter-Integrated Circuit) permet une communication série bidirectionnelle semi-duplex synchrone entre circuits intégrés. Il ne nécessite que deux fils bidirectionnels – les données série (SDA) et l’horloge série (SCL). I2C utilise un câblage à collecteur ouvert, ce qui signifie que les lignes SDA et SCL sont tirées avec des résistances. Les appareils sur le bus I2C agissent en tant que maître ou esclave. L’appareil maître génère le signal d’horloge et initie toutes les communications avec un ou plusieurs appareils esclaves. Chaque appareil esclave a une adresse unique sur le bus qui permet au maître d’initier un transfert spécifiquement avec lui. I2C prend en charge la communication multi-maître et multi-esclave, ce qui offre une grande flexibilité. Des débits de données jusqu’à 100 kbps sont possibles. I2C est couramment utilisé pour la communication avec des périphériques à faible vitesse tels que des capteurs, des moteurs et des EEPROM.
En résumé, UART, SPI et I2C sont des protocoles de communication série largement utilisés et adaptés à différentes applications en fonction de facteurs tels que la vitesse, les modes de communication pris en charge, la complexité du matériel et la compatibilité des appareils. UART est le plus simple à mettre en œuvre mais aussi le plus lent par rapport à SPI et I2C. SPI fournit une communication en duplex intégral synchrone à grande vitesse, tandis que la prise en charge d’I2C pour le multi-maître le rend très polyvalent.