Busprotocollen

Busprotocollen zijn verzamelingen regels die bepalen hoe meerdere apparaten een gemeenschappelijk communicatiekanaal delen om gegevens uit te wisselen. Ze definiëren hoe een apparaat een ander adresseert, hoe gegevens worden gecodeerd en gekarakteriseerd, hoe toegang tot de bus wordt verleend en hoe fouten worden gedetecteerd en hersteld. Busprotocollen worden toegepast in computers, embedded systemen, automotive-netwerken en industriële automatisatie. In tegenstelling tot punt-tot-puntverbindingen maken ze een gelijktijdige communicatie tussen meerdere deelnemers mogelijk en werken ze vaak dichter bij de hardware.

Voorbeelden van veelgebruikte busprotocollen zijn onder andere in computersystemen USB, PCIe, I2C en SPI. In automotive en industriële omgevingen worden vaak CAN (en CAN FD), LIN, FlexRay en veldbus-standaarden zoals Profibus, Profinet en EtherCAT toegepast. Daarnaast bestaan er softwareachtige bussen voor interprocesscommunicatie, zoals D-Bus, die op een geheel ander niveau opereren maar ook als communicatiemechanisme tussen softwareonderdelen kunnen worden gezien.

Belangrijke kenmerken zijn toegangsbewaking en arbitrage (wie zendt wanneer), topologie (bus, ster, ring), snelheidsbereik, determinisme en real-time-capaciteit, multimaaster versus single-master, en foutbehandeling (CRC, foutdetectie). De fysieke laag en kabellengtes spelen ook een rol bij afstand, ruisbestendigheid en kosten. Sommige protocollen bieden gegarandeerde real-time prestaties; andere zijn meer algemeen en minder deterministisch.

Beoordeling en standaardisatie gebeurt door verschillende organisaties zoals ISO, IEC, SAE en IEEE. De keuze voor een protocol hangt af van afstand, benodigde snelheid, deterministische timing, milieu-eisen en kosten. Een goed begrip van de toepassing en interoperabiliteit is essentieel bij het selecteren en implementeren van een busprotocol.