Lab 1 Signal ESP32

จุดประสงค์การเรียนรู้

เพื่อให้ทราบถึงชนิดของสัญญาณที่ใช้ในการติดต่อสื่อสารในบอร์ดESP32

สาระการเรียนรู้

1.ชนิดของการสื่อสารข้อมูล

ในระบบEmbeded system มีการใช้ช่องทางในการสื่อสารในรูปแบบต่างๆ ในการสื่อสารระหว่างอุปกรณ์สามารถแบ่งได้ 2 รูปแบบ ดังนี้

1. การสื่อสารแบบขนาน คือ การใช้สายสัญญาณ 1 เส้นแทนข้อมูล 1 บิต (จำนวนบิตขึ้นอยู่กับจำนวนเส้น) และจะมีสายไฟ 1 เส้น (EN)ทำการควบคุมการเปิดปิดข้อมูลเมื่อใด

2. การสื่อสารแบบอนุกรม คือ การใช้สายสัญญาณ 1 เส้นรับส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่อง(จำนวนหลายบิตใน1เส้น) เช่นการใช้สัญญาณทริกเพื่อรับข้อมูลเข้าโดยอาจจะใช้เทคนิคอาศัยเวลาในการทำงาน การใช้บิตเริ่มต้นในการกำหนดข้อมูล เป็นต้น การสื่อสารแบบอนุกรมมี 2 แบบ คือ

2.2.1 แบบซิงโคนัส (Synchronous) เป็นการสื่อสารที่ใช้สัญญาณข้อมูลอย่างน้อย 1 เส้น และมีสายอีก 1 เส้น กำหนดจังหวะของข้อมูล ตัวอย่างของการสื่อสารชนิดนี้ เช่น I2C,I2SและSPI

ข้อดี : ข้อมูลมีความผิดพลาดน้อย ข้อเสีย : ต้องใช้สายสัญญาณอย่างน้อย2เส้นในการสื่อสาร

2.2.2 แบบอะซิงโคนัส (Asynchronous) เป็นการสื่อสารที่มีสายสัญญาณเพียง 1 เส้น โดยอาศัยสัญญาณจากบิตเริ่มต้นและบิตสิ้นสุดในการบอกจังหวะการรับส่งข้อมูล การสื่อสารแบบนี้ต้องอาศัยเวลามาเป็นตัวกำหนด ซึ่งการรับสัญญาณเข้ามาหากมีการตั้งค่าที่ผิดพลาดจะทำให้ข้อมูลที่ส่งมาผิดพลาดตาม ตัวอย่างของการสื่อสารชนิดนี้ เช่น สัญญาณ UART

ข้อดี : ใช้สายสัญญาณเพียงเส้นเดียวในการรับส่งข้อมูล ข้อเสีย : เกิดความผิดพลาดในการสื่อสารได้ง่าย

2.ลักษณะการส่งข้อมูลในรูปแบบต่างๆ

2.1 การส่งข้อมูลแบบ I2C

สัญญาณ I2C หรือ IIC ย่อมาจากคำว่า Inter -integrated Circuit คือรูปแบบการสื่อสารข้อมูลด้วยความเร็วต่ำ นิยมใช้กับอุปกรณ์จำพวกไมโครโปเซสเซอร์ และไมโครคอนโทรเลอร์ ประกอบด้วยสัญญาณ 2 เส้น สามารถรองรับอุปกรณ์ได้มากกว่า 1 ตัวโดยหากจะคุยกับอุปกรณ์ตัวลูกจะต้องอ้างดิงถึง Address ซึ่งสายสัญญาณทั้ง 2 เส้นของI2Cทำหน้าที่ดังต่อไปนี้

2.1.1) สัญญาณ SDA (Serial Data) คือ สัญญาณรับส่งข้อมูล

2.1.2) สัญญาณ SCL (Serial Clock) คือ สัญญาณนาฬิการใช้สำหรับควบคุมการรับส่งข้อมูล

2.2 การส่งข้อมูลแบบ SPI

สัญญาณ SPI ย่อมาจาก Serial Peripheral Interface สามารถเชื่อต่อเข้ากับอุปกรณ์ได้หลายๆตัวพร้อมกัน การทำงานจะแบ่งเป็นMaster ซึ่งจะเป็นฝั่งไมโครคอนโทรลเลอร์ และตัวลูกSlaveซึ่งจะเป็นฝั่งของSensor Moduleต่างๆเป็นต้น สำหรับรูปแบบการสื่อสารผ่านบัส SPI นั้น จะมีสายสัญญาณจำนวน 4 เส้น คือ

2.2.1) MOSI (Master-Out Slave-In) จะเป็นสายที่ใช้ส่งข้อมูลจากMaster ไปสู่Slave

2.2.2) MISO (Master-In Slave-Out) จะเป็นสายที่รับข้อมูลจากตัวSlave

2.2.3) SCK (Serial Clock) จะเป็นสายที่ใช้ควบคุมจังหวะการทำงานในการรับส่งข้อมูล

2.2.4) SS (Slave Select,Active-Low) หรือCS เป็นสายที่ใช้ควบคุมอุปกรณ์ที่จะคุยด้วย

2.3 การส่งข้อมูลแบบUART

สัญญาณ URAT ย่อมาจาก Universal Asynchronous Receiver Transmitter เป็นการติดต่อสื่อสารแบบอนุกรม ใช้สายสัญญาณเพียง2เส้นคือ Tx (ส่งข้อมูล)กับ RX(รับข้อมูล) โดยเมื่อต่อกับอุปกรณ์อื่นจะต้องทำการต่อไขว้สายสัญญาณกัน เช่น Tx ของคอลโทรลเลอร์ต่อเข้ากับRxของอุปกรณ์ และ Rxของคอลโทรลเลอร์ต่อเข้ากับTxของอุปกรณ์ เป็นต้น ในการติดต่อสื่อสารในการส่งข้อมูลแบบUARTนั้นจะต้องทำการส่งข้อมูลแบบอัตราความเร็วจำนวนบิตต่อวินาที หรือที่เรียกว่า Baud Rate เช่น 9600 ,115200 เป็นต้น

อ้างอิง : https://www.ioxhop.com/article/68/esp32-%E0%B9%80%E0%B8%9A%E0%B8%B7%E0%B9%89%E0%B8%AD%E0%B8%87%E0%B8%95%E0%B9%89%E0%B8%99-%E0%B8%9A%E0%B8%97%E0%B8%97%E0%B8%B5%E0%B9%88-7-%E0%B8%81%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B8%AA%E0%B8%B7%E0%B9%88%E0%B8%AD%E0%B8%AA%E0%B8%B2%E0%B8%A3%E0%B9%81%E0%B8%9A%E0%B8%9A%E0%B8%AD%E0%B8%99%E0%B8%B8%E0%B8%81%E0%B8%A3%E0%B8%A1