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  • 串行通信

    2019-09-16 10:32:07
    处理器与外部设备通信一般有两种方式,串行通信和并行通信。 2.并行通信 传输原理:数据各个位同时传输(多倍的串行通信) 优点:传输速度更快 缺点:占用引脚资源多(一般传输几位就需要几个引脚) 3.串行...

    1.通信方式

    处理器与外部设备通信一般有两种方式,串行通信和并行通信。

    2.并行通信

    传输原理:数据各个位同时传输(多倍的串行通信)

    优点:传输速度更快

    缺点:占用引脚资源多(一般传输几位就需要几个引脚)

    3.串行通信

    传输原理:数据逐位顺序传输

    优点:占用引脚资源较少(一般1-2根引脚用于数据传输)

    缺点:数据相对较慢

    串行通信按照数据传送方向分为:

    单工通信:数据只能在一个方向上传输

    半双工通信:

    允许数据在两个方向上传输,但是,在具体时刻,只允许数据在一个方向上传输(可切换方向的单工通信)

    全双工通信:

    允许数据同时在两个方向上传输,要求发送设备和接受设备都有独立的接受和发送能力

     

    串行通信通信方式主要有同步通信和异步通信。

    同步通信:带时钟同步信号传输

    如:SPI、IIC通信接口

    异步通信:不带时钟同步信号

    如:UART、单总线

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  • 串行通信——异步串行通信

    千次阅读 2019-03-23 16:06:08
    II、异步串行通信详解 一、数据格式 1. 起始位 2. 数据位 3. 奇偶校验位 4. 停止位 二、通信制式 1. 单工 2. 半双工 3. 全双工 三、通信速率 I、串口通信简介 一、定义 在一条传输线上,数据以“位”...

    目录

    I、串口通信简介

    一、定义

    二、意义

    三、分类

    II、异步串行通信详解

    一、数据格式

    1. 起始位

    2. 数据位

    3. 奇偶校验位

    4. 停止位

    二、通信制式

    1. 单工

    2. 半双工

    3. 全双工

    三、通信速率


    I、串口通信简介

    一、定义

    一条传输线上,数据以“位”为单位进行逐个传输,即为串行通信。

    二、意义

    并行通信控制简单、相对传输速度快,但由于传输线较多,长距离传输时成本高,因此仅适合短距离的数据传输;

    相对的,在满足“传输速度 ≥ 最大需求速度”的前提下,使用串行通信便是大势所趋了。

    三、分类

    串行通信分为两种方式,异步串行通信同步串行通信

    异步串行通信,是指发送方与接收方,使用各自的时钟控制数据发送和接收过程(为使双方收发协调,要求双方时钟尽可能一致);

    同步串行通信,则是发送方时钟直接控制接收方时钟,使双方完全同步(同步方法有“外同步和自同步”两种)。

     

    串行通信的最小传输单位是“位”,一次完整的“接收/发送”的最小单位是“字符”(单独收发一个位的数据,通常没有意义)。

    • 使用异步串行通信时,由于收发双方时钟不严格一致,所以每个字符都要用到起始位和停止位来作为字符开始和结束的标志,从而保证数据传输的准确性(由于每个字符都有开始和停止位,因此字符之间的时间间隔是任意的);
    • 使用同步串行通信时,由于收发双方时钟严格一致,所以仅在数据块(有效数据)传输的一开始和结束时,用到了开始符和结束符,在有效数据传输完毕后,发送空闲字符。

    对比两种串行通信方式,同一数据块,后者仅在头尾处添加了开始与结束标记,因此后者的传输效率较高,但实现的硬件设备也更复杂,所以各设备之间,通常采用的还是异步串行通信方式。

    接下来将详细介绍异步串行通信。

    II、异步串行通信详解

    一、数据格式

    一次完整的“接收/发送”的最小单位是“字符”,我们将其称为一个字符帧,字符帧由四部分组成:起始位、数据位、校验位、停止位。

    1. 起始位

    起始位为0。

    • 通讯线在空闲状态时保持高电平,因此出现下降沿即可判定为数据传输开始;
    • 另外,由于数据位定长,且起始位在一次接收中只判定一次,所以不用担心数据位中的0误识别成起始位。

    2. 数据位

    数据位可以是5/6/7/8位,传输时低位在前、高位在后

    3. 奇偶校验位

    校验位可以省略,当需要使用校验位时:

    • 奇偶校验位为1或0;
    • 奇校验时,数据位、校验位中1的个数,应该是奇数;
    • 偶校验时,数据位、校验位中1的个数,应该是偶数。

    4. 停止位

    停止位为1。

    • 停止位可以是1位的长度、1.5位的长度、2位的长度(位数的本质含义是信号出现的时间,故可有分数位);
    • 另外,由于数据位定长,所以停止位位置固定可知,接收时只需判定停止位是否为1即可。

    二、通信制式

    1. 单工

    数据仅能沿一个方向传输,不能实现反向传输(只能A→B,不能B→A)。

    2. 半双工

    数据可以沿两个方向传输,但同一时刻,只能接收或者发送。

    3. 全双工

    数据可以沿两个方向传输,且可以同时进行。

    三、通信速率

    • 串口通讯的速率用波特率表示,定义为每秒传输二进制码的位数,单位是bps(位/秒);
    • 以9600bps为例,假设一个字符帧共有10位(1起始位、8数据位、1结束位),那么每秒钟能传输的最大字符数为“9600/10 = 960”;
    • 最大传输距离,与波特率成反比关系(9600bps,最大传输距离约为76m)。
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  • 了解串行通信,了解串行通信,了解串行通信
  • 同步串行通信与异步串行通信

    千次阅读 2017-05-12 20:54:48
    串行通信是微机接口的一个重要组成部分,有着极其广泛的应用。随着微机特别是单片机的发展,其应用已从单机逐渐转向多机或联网,而多机应用的关键又在微机通信。微机通信有串行和并行两种通信方式,并行通信可以提高...

    转载地址:http://blog.chinaunix.net/uid-22778496-id-2114647.html

    串行通信是微机接口的一个重要组成部分,有着极其广泛的应用。随着微机特别是单片机的发展,其应用已从单机逐渐转向多机或联网,而多机应用的关键又在微机通信。微机通信有串行并行两种通信方式,并行通信可以提高数据交换速度而串行通信可以节省系统资源,降低系统成本。串行通信又分为同步串行通信异步串行通信。本章将就串行通信进行详细讲述,末了还给出应用实例,力求反应目前串行通信的新技术和新发展。

     

     串行通信的概念

     

      并行通信和串行通信

     

    在微机系统中,CPU 与外部的基本通信方式有两种:

    并行通信——数据各位同时传送;

    串行通信——数据一位位顺序传送。

     

    是这两种方式的示意图。一般快速设备之间采用并行通信,譬如CPU 与存储设备、存储器与存储器、主机与打印机等都采用并行通讯。并行通讯,有多少位数据就必须有多少根数据线,如下图是11 位数据就有11 根数据线。串行通信最少可以只需一根通信线,只发或只收。因而大大节省了系统资源,降低了系统成本。由于只用一根数据线,所以是以降低传送速度来换取资源的,它常用在传送距离远,速度要求不高的场合。

    串行通信的传送方式

     

    串行通信的传送方式通常有种:

     

    一种为单向(或单工)配置,只允许数据向一个传送;

    另一种是半双工配置,允许数据向两个方向中的任一方向传送,但每次只能有一个站发送;

    第三种传送方式是全双工配置,允许同时双向传送数据,因此,全双工配置是一对单向配置,它要求两端的通信设备具有完整和独立的发送和接收能力。

     

    7-2 所示为串行通信中的数据传送方式。

     

     

    异步通信和同步通信

     

    串行通信进行数据传送时是将要传送的数据按二进制位,依据一定的顺序逐位发送到接收方。其有两种通信方式:

     

    1、 异步通信

     

    异步通信是我们最常采用的通信方式,我们后面的例子都是采用的异步通信方式。异步通信采用固定的通信格式,数据以相同的帧格式传送。如图7-3 所示,每一帧由始位数据位奇偶校验位停止位组成。

     

     

     

    在通信线上没有数据传送时处于逻辑“1”状态。当发送设备发送一个字符数据时,首先发出一个逻辑“0”信号,这个逻辑低电平就是起始位。起始位通过通信线传向接收设备,当接收设备检测到这个逻辑低电平后,就开始准备接收数据信号。因此,起始位所起的作用就是表示字符传送开始。

     

    起始位后面紧接着的是数据位,它可以是位、位、位、或数据传送时,低位在前。

     

    奇偶校验位用于数据传送过程中的数据检错,数据通信时通信双方必须约定一致的奇偶校验方式。就数据传送而言,奇偶校验位是冗余位,但它表示数据的一种性质。也有的不要校验位。

     

    在奇偶校验位或数据位后紧接的是停止位,停止位可以是一位、也可以是1.5 。接收端收到停止位后,知道上一字符已传送完毕,同时,也为接收下一字符作好准备。若停止位后不是紧接着传送下一个字符,则让线路保持为“1”。“1”表示空闲位,线路处于等待状态。存在空闲位是异步通信的特性之一。

     

    2、 同步通信

     

    同步通信时,通信双方共用一个时钟,这是同步通信区分于异步通信的最显著的特点。在异步通信中,每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志,以致占用了时间。所以在数据块传送时,为提高通信速度,常去掉这些标志,而采用同步通信。同步通信中,数据开始传送前用同步字符来指示(常约定1),并由时钟来实现发送端和接收端的同步,即检测到规定的同步字符后,下面就连续按顺序传送数据,直到一块数据传送完毕。同步传送时,字符之间没有间隙,也不要起始位和停止位,仅在数据开始时用同步字符SYNC来指示,其数据格式见图7-4

     

     

     

    同步通信和异步通信相比有以下特点:

     

    1. 以同步字符作为传送的开始,从而使收发双方取得同步。

     

    2. 每位占用的时间相等。

     

    3. 字符数据之间不允许有空位,当线路空闲或没字符可发时,发送同步字符

    同步字符的插入可以是单同步字符或双同步字符,如图7-4 所示同步字符也可以由用户约定,当然也可以采用ASCII 码中规定的SYN 代码,即16H

    在同步传送时,要求用时钟来实现发送端和接收端之间的同步。为了保证接收正确无误,发送方除了传送数据外,还要传送同步时钟。

    同步通信虽然可以提高传送速度,可达56Kb/s 或更高,但实现起来颇为复杂,因此实际较少使用。

     

     波特率和接收发送时钟

     

    1. 波特率(Baud rate

     

    波特率是指数据传送时,每秒传送数据二进制代码的位数,它的单位是位/秒(b/s)。1波特就是一位每秒。假设数据传送速率是每秒120 字符,而每个字符格式包括10 个代码位(1个起始位、一个终止位、个数据位),这时传送的波特率为:

     

    10 × 120 = 1200b/s

     

    位传送时间宽度Td=波特率的倒数,则上式中的Td1/1200s0.883ms

     

    在异步串行通信中,接收设备和发送设备保持相同的传送波特率,并以每个字符数据的起始位与发送设备保持同步。起始位。数据位。奇偶位和停止位的约定,在同一次传送过程中必须保持一致,这样才能成功的传送数据。

     

    2.接收/发送时钟

     

    二进制数据系列在串行传送过程中以数字信号波形的形式出现。不论接收还是发送,都必须有时钟信号对传送的数据进行定位。接收/发送时钟就是用来控制通信设备接收/发送字符数据速度的,该时钟信号通常由外部时钟电路产生。

     

    在发送数据时,发送器在发送时钟的下降沿将移位寄存器的数据串行移位输出;在接收数据时,接收器在接收时钟的上升沿对接收数据采样,进行数据位检测,

    如图7-5 所示。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    接收/发送时钟频率与波特率有如下关系:

     

    /发时钟频率 = × 收/发波特率

    n11664

     

    在同步传送方式,必须取n1,即接收/发送时钟的频率等于收/发波特率。在异步传送方式,n1,16,64,即可以选择接收/发送时钟频率是波特率的1,16,64 倍。因此可由要求的传送波特率及所选择的倍数来确定接收/发送时钟的频率。

     

    例如,若要求数据传送的波特率为300Baud,则

    接收/发送时钟频率=300Hz n1

    接收/发送时钟频率=4800Hz n16

    接收/发送时钟频率=19.2kHz n64

     

    接收/发送时钟的周期Tc 与传送的数据位宽之间的关系是:

     

    Tc = Td / n

     

    若取n16,那么异步传送接收数据实现同步的过程如下:接收器在每一个接收时钟的上升沿采样接收数据线,当发现接收数据线出现低电平时就认为是起始位的开始,以后若在连续撤个时钟周期(因n16,Td16Tc)内检测到接收数据线仍保持低电平,则确定它为起始位(不是干扰信号)。通过这种方法,不仅能够排除接收线上的噪声干扰,识别假起始位,而且能够相当精确的确定起始位的中间点,从而提供一个正确的时间基准。从这个基准算起,每隔16Tc 采样一次数据线,作为输入数据。一般来说,从接收数据线检测到一个下降沿开始,若其低电平能保持n/2Tc(半位时间),则确定为起始位,其后每隔nTc 时间(一个数据时间)在每个数据位的中间点采样。

     

    由此可见,接收/发送时钟对于收/发双方之间的数据传输达到同步是至关重要的。

     

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  • 在计算机系统中,CPU和外部通信有两种通信方式:并行通信和串行通信。并行通信,即数据的各位同时传送;串行通信,即数据一位一位顺序传送。串行通信的分类按照串行数据的时钟控制方式,串行通信可分为同步通信和异步...

    在计算机系统中,CPU和外部通信有两种通信方式:并行通信和串行通信。并行通信,即数据的各位同时传送;串行通信,即数据一位一位顺序传送。

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    串行通信的分类

    按照串行数据的时钟控制方式,串行通信可分为同步通信和异步通信两类。

    1. 异步通信(Asynchronous Communication)

    在异步通信中,数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送,每一帧数据均是低位在前,高位在后,通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收,这两个时钟彼此独立,互不同步。

    在异步通信中,接收端是依靠字符帧格式来判断发送端是何时开始发送,何时结束发送的。字符帧格式是异步通信的一个重要指标。

    字符帧(Character Frame)

    字符帧也叫数据帧,由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位等4部分组成,

    波特率(baud rate)

    异步通信的另一个重要指标为波特率。

    波特率为每秒钟传送二进制数码的位数,也叫比特数,单位为b/s,即位/秒。波特率用于表征数据传输的速度,波特率越高,数据传输速度越快。但波特率和字符的实际传输速率不同,字符的实际传输速率是每秒内所传字符帧的帧数,和字符帧格式有关。

    2. 同步通信(Synchronous Communication)

    同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式,一次通信只传输一帧信息。这里的信息帧和异步通信的字符帧不同,通常有若干个数据字符,如图8.4所示。图8.4(a)为单同步字符帧结构,图8.4(b)为双同步字符帧结构,但它们均由同步字符、数据字符和校验字符CRC三部分组成。在同步通信中,同步字符可以采用统一的标准格式,也可以由用户约定。

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  • 对异步串行通信和同步串行通信进行了概念上的比较,对理解不同通信方式有一定帮助
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    2021-03-18 22:05:24
    omron串行通信详解.pdf 介绍了关于omron串行通信详解的详细说明,提供其它产品的技术资料的下载。
  • 在计算机系统中,CPU和外部通信有两种通信方式:并行通信和串行通信。并行通信,即数据的各位同时传送;串行通信,即数据一位一位顺序传送。
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  • 并行通信:是指数据的各位同时进行传送的通信方式...串行通信:是指数据一位一位顺序传送的通信方式。串行通信的两种基本形式:同步通信和异步通信。异步通信所传输的数据帧格式是由1个起始位、1~9个数据位、1~2个停
  • 1. 基本原理异步串行通信是指通信双方以一个字符(包括特定附加位)作为数据传输单位且发送方传送字符的间隔时间不一定,具有不规则数据段传送特性的串行数据传输。异步通信数据帧的第一位是开始位,在通信线上没有...
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空空如也

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串行通信