Serielle Schnittstellen

Bei einer seriellen Schnittstelle erfolgt die Übertragung Bit für Bit nacheinander, also seriell, in der Regel über eine Ader oder ein Adernpaar. Binäre Datenworte müssen also erst in einen seriellen Datenstrom umgewandelt werden.
Unterscheiden muss man Punkt-zu-Punkt-Verbindungen zwischen zwei Endpunkten oder -systemen, sowie seriellen Bussystemen mit mehr als zwei Teilnehmern.
Serielle Schnittstellen erweitern die Einsatzmöglichkeiten von Computern, Mikrocontrollern und Peripheriegeräten und schaffen Verbindungen zu anderen Systemen.

Übersicht (unvollständig)

  • RS-232 / V.24
  • One-Wire / 1-Wire
  • I2C – Inter-Integrated Circuit
  • SPI – Serial Peripheral Interface

RS-232 / V.24

Die typische serielle PC-Schnittstelle entspricht den Standards RS-232(C) und V.24. Klassische Endgeräte, die an dieser seriellen Schnittstelle angeschlossen werden sind die Computer-Maus und das Modem.
Mit der Einführung des USB hat die serielle Schnittstelle ihre Bedeutung verloren. Auch wenn die meisten Hardware-Schnittstellen inzwischen auf USB umgestellt wurden, kommt man auch heute nicht um das Protokoll der seriellen Schnittstelle herum.

One-Wire / 1-Wire

1-Wire bzw. One-Wire ist eine serielle Schnittstelle der Firma Dallas Semiconductor. Es handelt sich um einen Eindraht-Bus, der mit einer Datenader auskommt, die sowohl für die Stromversorgung als auch als Sende- und Empfangsleitung genutzt wird. Dabei ist der Name irreführend, weil zusätzlich zur Datenader eine Masseverbindung gebraucht wird. Interessant ist One-Wire ist besonders für Sensoren interessant, die über keine eigene Stromversorgung verfügen.

I2C - Inter-Integrated Circuit

Inter-Integrated Circuit, kurz I²C (I-Quadrat-C) ist ein synchroner serieller Zweidraht-Bus der Firma Philips Semiconductors. Der Zweidraht-Bus verwendet bidirektionale Daten- und Taktleitungen und wird typischerweise für die Kommunikation zwischen Komponenten auf der selben Platine benutzt. Zum Beispiel für den System Management Bus (SMBus) in PCs.

I3C

Zu I2C gibt es den schnelleren Nachfolger I3C von der Mobile Industry Processor Interface (MIPI) Alliance.
I3C ist zu I2C abwärtskompatibel und vor allem für leistungsfähige Sensoren gedacht. Außerdem überträgt I3C Interrupts ohne zusätzliche Leitungen als Nachricht im Protokoll. Mit 10,6 MBit/s übertrifft I3C I2C um mehr als das Dreifache. Der High-Data-Rate-Modus erreicht 33 MBit/s. So kann I3C in manchen Fällen auch das leistungsfähigere Serial Peripheral Interface (SPI) ersetzen.

SPI - Serial Peripheral Interface

Das Serial Peripheral Interface, kurz SPI oder auch Microwire genannt, ist ein serieller Bus, der für den Master-Slave-Betrieb zwischen Mikroprozessoren und Komponenten verwendet wird.

xSPI

xSPI kann bis zu 400 MByte/s übertragen und hat auch eine niedrige Latenz. xSPI wird zum Beispiel in PCs zur Anbindung des (NOR-)Flash-Speicherchips mit dem BIOS-Code genutzt. Denkbar wäre auch der Einsatz in kleinen, sparsamen IoT-Geräten, die nur wenig RAM haben und den Code direkt aus dem NOR-Flash über den schnellen xSPI ausführen.

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