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  • 串行传输和并行传输的概念

    千次阅读 2021-06-26 03:55:23
    串行传输是指数据的二进制代码在一条物理信道上将数据一位一位地依次传输的方式;并行传输指的是数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输,是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。串行传输和并行...

    串行传输是指数据的二进制代码在一条物理信道上将数据一位一位地依次传输的方式;并行传输指的是数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输,是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。

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    串行传输和并行传输介绍

    一、串行传输

    串行通信技术,是指通信双方按位进行,遵守时序的一种通信方式。串行通信中,将数据按位依次传输, 每位数据占据固定的时间长度,即可使用少数几条通信线路就可以完成系统间交换信息,特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。串行通信多用于系统间通信(多主控制系统)、设备间(主控设备与附属设备)、器件间(主控CPU与功能芯片)之间数据的串行传送,实现 数据的传输与共享。

    串行总线通信过程的显著特点是:通信线路少,布线简便易行,施工方便,结构灵活,系统间协商协议,自由度及灵活度较高,因此在电子电路设计、信息传递等诸多方面的应用越来越多。

    串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。使用一条数据线,将数据一位一位地依次传输,每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息,特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。

    二、并行传输

    并行传输指的是数据以成组的方式,在多条并行信道上同时进行传输。常用的是将构成一个字符的几位二进制码同时分别在几个并行的信道上传输。另外加一条控制信号即“选通”脉冲,它在数据信号发出之后传送,用以通知接收设备所有位已经发送完毕,可对各条信道上的信号进行取样了。

    并行传输时,一次可以传一个字符,收发双方不存在同步的问题。而且速度快、控制方式简单。但是,并行传输需要多个物理通道。所以并行传输只适合于短距离、要求传输速度快的场合使用。

    这类传输比较简单,对8位微处理器来说,8位的数据一次同时传送。微处理器本身处理的数据就是并行处理,所以这就不需要对数据进行格式的变化。因此实现这类传输的接口电路也比较简单。

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  • 串行通讯的特点是:数据位传送,传按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成,成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。 根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。信息...

    串行通讯

    一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是:数据位传送,传按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成,成本低但送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。 根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。信息只能单向传送为单工;信息能双向传送但不能同时双向传送称为半双工;信息能够同时双向传送则称为全双工。 串行通讯又分为异步通讯和同步通讯两种方式。在单片机中,主要使用异步通讯方式。

    串行通讯中,两个设备之间通过一对信号线进行通讯,其中一根为信号线,另外一根为信号地线,信号电流通过信号线到达目标设备,再经过信号地线返回,构成一个信号回路。

    初级读者会产生疑问:为何不让信号电流从电源地线返回?答案:公共地线上存在各种杂乱的电流,可以轻而易举地把信号淹没。因此所有的信号线都使用信号地线而不是电源地线,以避免干扰。

    这一对信号线每次只传送1bit(比特)的信号,比如1Byte(字节)的信号需要8次才能发完。传输的信号可以是数据、指令或者控制信号,这取决于采用的是何种通讯协议以及传输状态。串行信号本身也可以带有时钟信息,并且可以通过算法校正时钟。因此不需要额外的时钟信号进行控制。

    并行通讯中,基本原理与串行通讯没有区别。只不过使用了成倍的信号线路,从而一次可以传送更多bit的信号。

    并行通讯通常可以一次传送8bit、16bit、32bit甚至更高的位数,相应地就需要8根、16根、32根信号线,同时需要加入更多的信号地线。比如传统的PATA线路有40根线,其中有16根信号线和7根信号地线,其他为各种控制线,一次可以传送2Byte的数据。并行通讯中,数据信号中无法携带时钟信息,为了保证各对信号线上的信号时序一致,并行设备需要严格同步时钟信号,或者采用额外的时钟信号线。

    通过串行通讯与并行通讯的对比,可以看出:串行通讯很简单,但是相对速度低;并行通讯比较复杂,但是相对速度高。更重要的是,串行线路仅使用一对信号线,线路成本低并且抗干扰能力强,因此可以用在长距离通讯上;而并行线路使用多对信号线(还不包括额外的控制线路),线路成本高并且抗干扰能力差,因此对通讯距离有非常严格的限制。

    历史

    最早的计算机设备之间全部采用串行接口,比如硬盘接口、打印机接口、通讯端口等等。那时候都是分立元件的电路设计,如果采用并行接口,元件的数量和占用的空间将成倍增长。比如一个8bit并行线路的接口元件数量将是串行线路的8倍(你得为每根信号线配置一套接收电路)。这个时期的数据通讯只能是非常简单而低速的。

    但是集成电路技术的出现带来了一个转变,当大量元件可以集成到一个小小的芯片上时,并行通讯变得廉价而方便了。不论是8bit、16bit还是更高位数的并行线路,只需要一个并行接口芯片就可以处理,这比一个处理串行通讯的芯片成本高不到哪里去。与串行通讯相比,并行通讯在同样的工作频率下,通讯速度就可以整倍提高。因此适应了当时计算机设备发展的需要,硬盘、打印机等速度较快的设备开始使用并行通讯,PATA、SCSI、Parallel Port成为最为流行的并行通讯接口,被大众所熟知。不过并行线路固有的一些缺点仍然限制了并行通讯的应用范围,至于超高速通讯和长距离通讯方面,由于线路成本比接口成本要重要得多,因此一直都是串行通讯的应用领域。

    除了并行通讯具有速度优势以外,串行通讯自身也有一个问题。在计算机内部,数据往往都是并行方式传送的,当采用串行方式与外界通讯时必须经过串/并转换处理。在早期集成电路规模较小的时代,串/并转换电路的处理能力十分有限,因此串行通讯的速度无法提高。随着如今集成技术的发展,逻辑电路的集成能力大大提高,甚至超过了IO连接单元的集成水平,从而逐步解决了串/并转换速度的限制。另一方面,现在集成逻辑处理电路的成本也比IO连接单元更便宜,因此串行通讯再次显示出它的优势。如果说集成电路技术一度帮助并行通讯流行起来,那么现在的高度集成水平则帮助串行通讯重返主流应用领域。

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  • 很多朋友在制作网线时,对于网线RJ45是使用并行传输还是串行传输不是特别了解,想知道这个问题的正确答案是什么,为什么,网线RJ45是并行传输还是串行,下面就和小编一起来看看吧!网线RJ45使用串行传输方式进行。...

    网线RJ45是并行传输还是串行?很多朋友在制作网线时,对于网线RJ45是使用并行传输还是串行传输不是特别了解,想知道这个问题的正确答案是什么,为什么,网线RJ45是并行传输还是串行,下面就和小编一起来看看吧!

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    网线RJ45使用串行传输方式进行。利用双绞线联网的网卡采用的接口是RJ45接口,RJ45接口通常用于数据传输,最常见的应用为网卡接口。RJ45是布线系统中信息插座连接器的一种,连接器由插头和插座组成,插头有8个凹槽和8个触点。

    网卡上面装有处理器和存储器(包括RAM和ROM)。网卡和局域网之间的通信是通过电缆或双绞线以串行传输方式进行的。而网卡和计算机之间的通信则是通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行。因此,网卡的一个重要功能就是要进行串行/并行转换。由于网络上的数据率和计算机总线上的数据率并不相同,因此在网卡中必须装有对数据进行缓存的存储芯片。

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    为什么利用串行传输?

    网线的线芯每对缠绕在一起,主要是为了减少电磁干扰,网线传输的是数字信号,和电线传输原理是一样的,只不过网线传输的是脉冲电信号,且要遵守一定的电气规则。

    网线传输的是网络电信号,在传输时有微弱的电流,线芯之间会产生电磁场,而且线芯之间的电磁场会互相干扰,使网络信号衰减和畸变,影响数据的传输,所以把网线的每对线芯绞缠在一起可以有效的抵消掉线芯之间的相互电磁干扰。

    在网线的8根线芯中,每根线芯的作用是不同的,1 输出数据 (+),2 输出数据 (-),3 输入数据 (+),4 保留为电话使用,5 保留为电话使用,6 输入数据 (-),7 保留为电话使用,8 保留为电话使用。在百兆网络中网线实际只使用了1.2.3.6这四芯,4.5.7.8这四芯虽不用做数据传输,但可以用来减少电磁干扰。因此现在的网线,不管是百兆网络还是千兆网络,都必须采用8芯网线。

    以上就是网线RJ45是并行传输还是串行的全部内容了,希望以上内容对您有所帮助!

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  • 1、引言目前,先进的嵌入式计算机以其优良的品质、高可靠性及模块化,广泛地应用于工业控制、航空航天、医疗、智能仪表、通信、...在导航仪生产管理中,由于串行通信具有连接简单、使用灵活方便、数据传递可靠等优点...

    1、引言

    目前,先进的嵌入式计算机以其优良的品质、高可靠性及模块化,广泛地应用于工业控制、航空航天、医疗、智能仪表、通信、数控、自动化生产设备、数据采集等领域。在实际应用中,有时需要借助微机强大的数据处理能力和丰富的软件资源,使得组成的系统功能更为强大。这样,为了提升系统的整体性能,必须实现PC机和嵌入式计算机之间的通信。在导航仪生产管理中,由于串行通信具有连接简单、使用灵活方便、数据传递可靠等优点,采用串行通信方式进行数据下载。但由于Windows 95/98对系统底层操作采取了屏蔽的策略,不允许用户对硬件I/O口进行直接操作,进行串行通信只能通过调用API函数来完成;同时Windows 9x通过消息队列驱动管理程序,DOS中断服务例程在其下面也很难实现,且实时性和可靠性都得不到保证;因此通过多线程编程解决这一问题,且能提高数据传输的吞吐量和应用程序的可靠性。

    2、系统功能简介及基本结构

    本文以导航仪生产管理系统为背景进行论述。现场的嵌入式计算机给PC机上传所存储的信息,并从PC机上下载最新的版本信息。而嵌入式计算机发送回来的数据可以通过PC机的人机界面生动实时地向用户显示。系统基本结构如图1所示。PC机与嵌入式计算机(从机)之间按照RS-485协议连接。

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    3、多线程串行通信实现流程

    3.1 用API函数实现串行通信的基本流程

    如图2所示,首先CreatFile()函数打开通信资源,之后配置通信资源属性由以下API函数完成:SetupComm()设置串行通信端口的输入和输出缓冲区的大小;通过设备控制块DCB修改和设置串口工作状态的参数,如波特率、数据位、奇偶校验位等通信参数,SetCommState()将DCB结构中的内容写入串口设置;SetCommTimeouts()设置串口读写操作的溢出时间。设置工作完成后串行通信可用ReadFile( )对通信资源进行读操作,WriteFile()进行写操作。

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    串行通信结束时调用函数CloseHandle()来关闭CreateFile()函数返回的串口句柄。

    3.2 PC机的程序实现流程

    多线程的串口I/O通信编程中,将对串口的读、写操作视为同一进程的两个不同任务,创建读线程和写线程分别完成对串口的读、写操作;由于异步串行通信事件的随机性和实时性,要求通信线程优先于主线程被处理,所以设置各线程的优先级别如下:

    读线程的优先级》写线程的优先级》主线程的优先级。

    在PC机端,创建辅助线程实时监视串口通信状态,并由串口通信监视线程根据通信状态向主线程发送相应的消息,由主线程分析处理。多线程串行通信法的最大优点是程序对接收数据具有自主觉察能力,一旦辅助的通信监视线程查询到数据已经发送到串行口上,辅助线程自动接收数据后,向主线程发送数据接收到的消息,应用程序可根据该消息来处理通信串口传送过来的数据,并且采用通信监视线程不占用CPU时间。

    程序实现建立辅线程:串口读线程,完成串口通信操作,用来监视和管理串口通信的输入。读线程一直等待,从通信串口读取数据并传输给主线程处理。主线程除完成串口通信资源的打开、参数配置以及关闭的工作外,还要完成读线程的创建及关闭、多线程的协调、数据的中间处理与前端的人机交互等工作。

    图3为PC机的串口通信流程图。左边为主线程,右边为子线程。实线框内为用户界面的视类函数,虚线框内为通信类函数。用户通过VC设计的界面上的控件打开串口,并且发送数据。当对串口的参数设置完毕,串口成功打开的同时,子线程即接收线程开始运行。用户发送数据的同时,接收线程的控制函数也同时运行,当控制函数接收到读串口事件时,调用读串口函数,读取串口接收到的数据。子线程一直运行,也不断的读取接收到的数据,并显示在用户的界面上。当用户关闭串口,主线程要终止,此时子线程也收到主线程发送的关闭串口事件,终止线程,关闭串口。

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    在实际通信过程中,由于干扰等原因,数据传输可能发生错误,因此还要加上实时错误处理以保证数据正常传输。这里不再赘述。

    3.3 嵌入式从机的程序实现流程

    在嵌入式从机部分,通信实现采用的是单线程,初始化设备之后等待通信数据,如果数据到达,则调用接收函数接收PC机数据,并将数据解析,返回结果向PC机发送数据。如果没有数据则继续等待。程序流程图如图4所示。

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    4、 结束语

    本文分析了多线程技术在实现PC机与单片机串口通信程序中的作用。通过两个通信线程并发执行,加以同步管理,应用程序能够在发送数据的同时接收数据,实时响应性强,高效可靠,有效地避免了数据丢失、程序锁死等问题。在实际应用中结果令人满意。

    责任编辑:gt

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