Entendendo a Multiplexação

Teoria

O conceito de multiplexação é vinculado sempre a um dispositivo que codifica as informações de duas ou mais fontes de dados em um único canal. Isso pode parecer meio complexo de início mas faz muito sentido, e é muito usado nos sistemas devido a questão de custos da implementação, e principalmente de viabilidade, ao decorrer do texto você irá entender motivo.

Analogia

Em uma analogia física, consideremos o comportamento de "viajantes" que atravessam uma ponte com largura pequena, para atravessarem, só podem seguir um de cada vez, os mesmos executarão curvas para que todos passem em fila pela ponte. Ao atingir o fim da ponte eles separaram-se em rotas distintas rumo a seus destinos.

Veja na imagem abaixo um exemplo teórico que leva o pacote da dados em conversações distintas ao seu destinatário correto, perceba que ambos os lados estão sincronizados devido a frequência de operação ser a mesma, isso é extremamente importante em um sistema multiplexado.

Mux - Sistema Multiplexador (Envia o sinal na ordem correta)

Demux - Sistema De-multiplexador (Recebe o sinal e o envia para o destino correto)

A ideia final é de unir diversos pacotes de informações/dados e passar eles pelo mesmo meio de comunicação, ambos os lados, transmissor e receptor, sabendo que estes dados são segmentados em pacotes que vão ter destinos diferentes.

Na Prática

Para se ter uma ideia de uma implementação de um circuito multiplexador, pense que você tem 8 lâmpadas para controlar em um sistema microcontrolado, ou seja se não usasse de multiplexação teria que usar 8 saídas digitais para controlar individualmente cada lâmpada, isso iria consumir boa parte dos recursos do seu microcontrolador, mesmo que ele tenha 50 saídas digitais, imagine que você tivesse mais lâmpadas, 100, ou até 1000, não teria microcontrolador suficiente para controlar cada lâmpada individualmente.

Agora, se você conhece multiplexação verá que não será necessário 8 saídas digitais do nosso controlador para poder acender individualmente cada lâmpada.

Se pensarmos em um nível um pouco mais complexo, entenderemos que 8 lâmpadas são 8 possibilidades, ou seja existe, em binário, um número de 3 bits que pode representar todas as possibilidades das lâmpadas. Pela lógica 2 elevado ao cubo, teremos 8 possibilidades, do 0 ao 7.

Veja:

000 - 0

001 - 1

010 - 2

011 - 3

100 - 4

101 - 5

110 - 6

111 - 7

Então, em teoria, com um dispositivo que identificasse as possibilidades de 0 à 7 e ligasse as lâmpadas poderíamos ter com 3 saídas digitais as 8 possibilidades das lâmpadas, economizando 5 saídas digitais.

Inviável

Existem diversos sistemas que obrigatoriamente tem que ser multiplexados pois não seria viável mesmo terem saídas digitais/analógicas próprias.

Vamos pegar um exemplo que está na nossa frente, pensem em um monitor LED de 1920x1080 de resolução. Isso nos informa que ele possui uma matriz de Pixels de 1920x1080, temos então 2.073.600 pixels no monitor, pensando mais a fundo cada pixel é composto por 3 Leds das cores primárias, para poder assim chegar a qualquer cor, então finalizando, teríamos que ter 6.220.800 saídas analógicas para não precisar multiplexar o monitor, pense no tamanho de um circuito assim com 6 milhões de saídas analógicas e pior, no consumo de energia, e pior ainda no preço que ele chegaria ao consumidor. Inviável não?

Exemplos

Ficarão aqui exemplos de dispositivos que usam necessariamente multiplexação e assim que tivermos experimentos com estes mesmos ao lado estarão os links.