En el mundo de los microcontroladores, la comunicación con sensores, módulos o incluso con otros microcontroladores es fundamental. Para ello, existen distintos protocolos de comunicación que permiten el intercambio de datos de manera eficiente y segura. En este artículo conocerás los protocolos más utilizados.

¿Qué son los protocolos de comunicación?

Son reglas y estándares que definen cómo se transmiten los datos entre dispositivos electrónicos. En microcontroladores como Arduino, ESP32 o Raspberry Pi, estos protocolos permiten que sensores, pantallas, memorias y otros módulos trabajen en conjunto sin interferencias.

Principales protocolos

• UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter): Comunicación serial asincrónica que requiere solo dos cables (TX y RX). Transmite datos de forma continua, sin reloj externo. Ideal para módulos de comunicación punto a punto.
  Ejemplos: Módulo Bluetooth HC-05, módulo GPS NEO-6M, sensor de CO₂ MH-Z19.
• SPI (Serial Peripheral Interface): Comunicación síncrona maestro-esclavo, rápida y eficiente. Utiliza 4 líneas: MOSI, MISO, SCK y SS. Muy utilizado para dispositivos de alta velocidad.
  Ejemplos: Pantalla OLED SPI 128x64, lector de tarjetas microSD, sensor giroscopio MPU-9250.
• I²C (Inter-Integrated Circuit): Protocolo síncrono de dos hilos (SDA y SCL), permite conectar múltiples dispositivos usando solo dos cables. Ideal para reducir el uso de pines en proyectos complejos.
  Ejemplos: Sensor de temperatura y humedad DHT12, acelerómetro MPU-6050, pantalla LCD I2C 16x2.

Comparación rápida

¿Qué significa comunicación síncrona y asíncrona?

En la comunicación síncrona, los dispositivos que intercambian datos comparten una señal de reloj común. Esta señal sincroniza la transmisión y recepción de bits, asegurando que ambos dispositivos estén "en el mismo tiempo". Ejemplos de protocolos síncronos son SPI e I²C.

En cambio, la comunicación asíncrona no utiliza una señal de reloj compartida. En su lugar, los dispositivos acuerdan previamente una velocidad de transmisión (baudios), y cada mensaje incluye bits de inicio y parada para delimitar los datos. El protocolo UART es un ejemplo típico de comunicación asíncrona.

¿Cuál deberías usar?

La elección del protocolo adecuado depende completamente del tipo de proyecto, el entorno de trabajo y los requisitos técnicos.

• UART es ideal para conexiones simples punto a punto, como módulos GPS, Bluetooth o sensores seriales. Es muy fácil de implementar y ampliamente compatible.
• SPI es la mejor opción si necesitas velocidad y rendimiento, como en pantallas TFT, memorias flash o sensores de movimiento avanzados.
• I²C es perfecto cuando deseas conectar múltiples dispositivos con pocos pines, como sensores ambientales, RTCs y pantallas LCD en un mismo bus.
• 1-Wire es útil para sensores distribuidos en largas distancias, como los sensores de temperatura DS18B20, con solo una línea de datos.
• CAN es ideal para entornos industriales o automotrices donde se necesita una red robusta, resistente al ruido y con múltiples nodos.
• Modbus es la mejor opción en automatización industrial, especialmente para PLCs o sistemas SCADA.
• LIN es común en sistemas automotrices secundarios que requieren bajo costo y confiabilidad, como ventanas eléctricas o asientos inteligentes.
• USB es adecuado si tu microcontrolador necesita comunicarse directamente con una PC o dispositivo host, como grabadores de datos o sistemas de configuración.

Elegir correctamente el protocolo no solo garantiza una comunicación estable, sino que también optimiza el uso de pines, el consumo de energía y la velocidad de respuesta del sistema.

Ejemplo gráfico de conexiones

Conclusión

Comprender los diferentes protocolos de comunicación es esencial para cualquier desarrollador, estudiante o entusiasta de la electrónica que trabaje con microcontroladores. Protocolos como UART, SPI e I²C son la base de muchos proyectos, pero también existen otros como 1-Wire, CAN, Modbus, LIN y USB, que amplían enormemente las posibilidades de conexión e integración entre dispositivos.

UART es perfecto para conexiones simples y directas; SPI brilla por su velocidad en aplicaciones donde se requiere una transferencia rápida de datos; e I²C es ideal para conectar múltiples dispositivos con pocos pines. Por otro lado, el protocolo 1-Wire destaca por su simplicidad extrema; CAN es robusto en ambientes industriales o automotrices; Modbus es un estándar confiable en entornos industriales; LIN es una alternativa económica y eficiente en vehículos; y USB es ampliamente utilizado en dispositivos de mayor capacidad y velocidad.