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  • 数据通信的基本方式根据数据的传输方式可以分为串行通信与并行通信两种。 串行通信又根据数据的同步方式,分为异步传送和同步传送两种方式。或者根据数据的传输方向与时间关系,分为单工通信、半双工通信及全双工...


    通信方式的分类

    通信方式是指通信双方之间的工作方式或信号传输方式。

    终端与其他设备(例如其他终端、计算机和外部设备)通过数据传输进行通信,根据数据的传输方式,有串行通信和并行通信。

    串行通信又称为点对点通信,对于点对点之间的通信,
    根据数据的同步方式,又分为异步传送和同步传送两种方式。
    根据数据的传输方向与时间关系,又可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种方式。

    在这里插入图片描述


    通信方式的分类
    通信方式的分类

    该「通信方式的分类」图片引用CSDN博主「MR_普罗米修斯」的总结 https://blog.csdn.net/qq_44431690/article/details/104114594



    串行通信和并行通信

    数据通信的基本方式可以分为串行通信与并行通信两种。

    串行通信:
    定义:串行通信是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。
    传输方式:传输一个字节(8个位)的数据时,串口是将8个位排好队,逐个地在1条连接线上传输。
    特点:通信线路简单,利用电话或电报线就可以实现通信,降低成本,适用于远距离通信,但传输速度慢。


    并行通信:
    定义:并行通信是指利用多条传输线将一个数据的各位同时传送。
    传输方式:传输一个字节(8个位)的数据时,并口是将8个位一字排开,分别在8条连接线上同时传输。
    特点:传输速度块,适用于短距离通信。

    串行通信和并行通信

    串行通信


    同步通信和异步通信

    根据通讯的数据同步方式,又分为同步和异步两种。可以根据通讯过程中是否有使用到时钟信号进行简单的区分。


    异步通信:
    在异步通讯中,不使用时钟信号进行数据同步,它们直接在数据信号中穿插一些同步用的信号位,或者把主体数据进行打包,以数据帧的格式传输数据。例如规定由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位等。
    某些通讯中还需要双方约定数据的传输速率,以便更好地同步 。波特率(bps)是衡量数据传送速率的指标。

    在这里插入图片描述

    同步通信:
    在同步通讯中,收发设备双方会使用一根信号线表示时钟信号,在时钟信号的驱动下双方进行协调,同步数据。通讯中通常双方会统一规定在时钟信号的上升沿或下降沿对数据线进行采样。

    在这里插入图片描述

    在同步通讯中,数据信号所传输的内容绝大部分就是有效数据,而异步通讯中会包含有帧的各种标识符,所以同步通讯的效率更高,但是同步通讯双方的时钟允许误差较小,而异步通讯双方的时钟允许误差较大。

    该「同步通信和异步通信」总结引用于博客园「孤情剑客」的《USART串口协议》https://www.cnblogs.com/The-explosion/p/11587930.html


    单工、半双工和双工


    串行通信又称为点对点通信,对于点对点之间的通信,根据数据的传输方向与时间关系,又可分为单工通信、半双工通信及全双工通信三种方式。


    单工方式:
    只允许数据按照一个固定的方向传送,在任何时刻都只能进行一个方向的通信,一个设备固定为发送设备,一个设备固定为接收设备。


    半双工方式:
    两个设备之间可以收发数据,但是不能在同一时刻进行,每次只能有一个设备发送,另一个站接收。


    全双工方式:
    在同一时刻,两个设备之间可以同时进行发送和接收数据。

    单工、半双工、双工


    并行通信


    并行是指多比特数据同时通过并行线进行传送,数据的各个位同时传送,可以字或字节为单位并行进行,这样数据传送速度大大提高,通信速度快,但并行传送用的通信线多、成本高,线路长度受到限制,故不宜进行远距离通信。并且长度增加,干扰也会增加,数据也就容易出错。计算机或PLC各种内部总线就是以并行方式传送数据的。





    参考:
    「MR_普罗米修斯」的总结 https://blog.csdn.net/qq_44431690/article/details/104114594
    「孤情剑客」的《USART串口协议》https://www.cnblogs.com/The-explosion/p/11587930.html
    声明:[笔记整理] 内容整理自网络,如有错误欢迎指正,版权归原作者所有,若有侵权请联系删除。

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  • 一、首先是对于串口通信的具体分类: ​​​​​ 总结一下: 串口第一分类为并行通信和串行通信,而由于串行通信的优点以及对缺点的弥补,导致如今基本都采用串行通信; 对于串行通信,又按照是否有同步时钟和...

    目录

    一、串口通信的具体分类:

    二、常见的串行通信接口简介:

    三、具体通信标准的实现:

    1.UART(通用异步收发传输器):


    一、串口通信的具体分类:

     ​​​​​

    总结一下:

        串口第一分类为并行通信和串行通信,而由于串行通信的优点以及对缺点的弥补,导致如今基本都采用串行通信;

    对于串行通信,又按照是否有同步时钟和收发间的数据传输方向分成两大类;

         其中,按照是否有同步时钟分成同步和异步:

    同步通信:带时钟同步信号,发送方和接收方在同一时钟的控制下,实现同步传输。 

    异步通信:不带时钟同步信号,使用各自的时钟控制。 但需要双方相互约定好数据传输速率。

                      传输速率的衡量方式——波特率—单位:bps(位/秒)

         按照数据传输方向分成单工、半双工和全工

    单工通信:数据只沿着一个方向传输,只需要一根数据线。

    半双工通信:数据可以沿着两个方向传输,但不能同时进行,需要两根数据线。

    全工通信:数据可以沿着两个方向传输,可以同时进行,需要两根数据线。


     二、常见的串行通信接口简介:

     对于以上常见的四种接口,可以有两种方式的分类:

    一是按照是否有同步时钟,同步通信:SPI和I2C;异步通信:UART和1-wire

    二是按照数据传输方向,全双工:UART和SPI;半双工:1-wire和I2C


     三、具体通信标准的实现:

    叙述方式:按照具体通信标准的两个层次进行分层说明——物理层和协议层,之后会有一个小结。

    1.UART(通用异步收发传输器):

    (1)物理层:

     总共有三种物理层的实现方式:

    RS232:计算机使用,采用负逻辑电平,以数据线电平和地线电平的差值为传输数据 。

                 常见接口类型:DB9,一般只使用pin2,3,5

                 

     RS422:采用差分传输方式,以两根数据线电平的差值作为传输的数据,具有准确性。

    RS485:能实现多点间的相互通信。

    (2)协议层

    起始位:1位,低电平;数据位:常用8位;校验位:可以是奇校验,也可以是偶校验

    停止位:一个时钟周期的高电平,可以为1位,1.5位,2位

    (3)小结:UART 通用异步收发传输器

    实现过程:接收时,将串行转换成并行;发送数据时,将并行数据转换成串行;

    核心功能:串并行的转换。

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  • 龙源期刊网http://www.qikan.com.cn基于51单片机的串行通信协议的实现作者:曾增烽刘浩李雪来源:《硅谷》2009年第13期[摘要]首先...[关键词]51单片机串口通信协议上位机下位机中图分类号:TN91文献标识码:A文章编...

    龙源期刊网

    http://www.qikan.com.cn

    基于51单片机的串行通信协议的实现

    作者:曾增烽

    来源:《硅谷》

    2009

    年第

    13

    [

    摘要

    ]

    首先分析数据通信协议数据包的一般格式

    ,

    然后采用有限状态机的算法实现单片机与

    上位机之间的串行通信协议

    ,

    包含上下位机的数据发送接受和协议的解析实现

    ,

    并给出具体的实

    现方法。

    [

    关键词

    ]51

    单片机串口通信协议上位机下位机

    中图分类号

    :TN91

    文献标识码

    :A

    文章编号

    :1671-7597(2009)0710022-01

    一、引言

    数据协议是建立在物理层之上的通信数据包格式。所谓通信的物理层就是指我们通常所用

    到的

    RS232

    RS485

    、红外、光纤、无线等等通信方式。在这个层面上

    ,

    底层软件提供两个基本

    的操作函数

    :

    发送一个字节数据、接收一个字节数据。所有的数据协议全部建立在这两个操作

    方法之上。通信中的数据往往以数据包的形式进行传送的

    ,

    我们把这样的一个数据包称作为一

    帧数据。类似于网络通信中的

    TCP/IP

    协议一般

    ,

    比较可靠的通信协议往往包含有以下几个组成

    部分

    :

    帧头、地址信息、数据类型、数据长度、数据块、校验码、帧尾

    [1][2]

    。现在大部分的仪

    器设备都要求能过通过上位机软件来操作

    ,

    这样方便调试

    ,

    利于操作。其中就涉及到通信的过程

    ,

    本文给出了串行通信协议的具体实现

    ,

    总结出了通信程序的通用写法

    ,

    包括上位机端和下位机端

    等。

    二、上位机和下位机中的数据发送

    物理通信层中提供了两个基本的操作函数

    ,

    发送一个字节数据则为数据发送的基础。数据

    包的发送即把数据包中的左右字节按照顺序一个一个的发送

    [3]

    。在单片机系统中

    ,

    比较常用的

    方法是直接调用串口发送单个字节数据的函数。另外一种方法是采用中断发送的方式

    ,

    所有需

    要发送的数据被送入一个缓冲区

    ,

    利用发送中断将缓冲区中的数据发送出去

    [4]

    。对于

    51

    系列单

    片机

    ,

    比较倾向于采用直接发送的方式

    ,

    采用中断发送的方式比较占用

    RAM

    资源

    ,

    而且对比直接

    发送来说也没有太多的优点。以下是

    51

    系列单片机中发送单个字节的函数

    [5]

    void SendByte(unsigned char ch){

    SBUF = ch;

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  • 在计算机系统中,CPU和外部通信有两种通信方式:并行通信串行通信。而按照串行数据的时钟控制方式,串行通信又可分为同步通信和异步通信两种方式。1、异步串行方式的特点所谓异步通信,是指数据传送以字符为单位,...

    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。而按照串行数据的时钟控制方式,串行通信又可分为同步通信和异步通信两种方式。

    1、异步串行方式的特点

    所谓异步通信,是指数据传送以字符为单位,字符与字符间的传送是完全异步的,位与位之间的传送基本上是同步的。异步串行通信的特点可以概括为:

    ①以字符为单位传送信息。

    ②相邻两字符间的间隔是任意长。

    ③因为一个字符中的比特位长度有限,所以需要的接收时钟和发送时钟只要相近就可以。

    ④异步方式特点简单的说就是:字符间异步,字符内部各位同步。

    异步位系统是面向字符来传输信息的,也就是我们一般情况下的一个字符,8位,1bit,当然了传输的时候还要加上起始位和结束位,没有这两位接收方就不知道什么时候开始接收数据什么时候结束了。如此一来字符与字符之间就不是连着的,打个比喻,就像秋天的叶子一样,一片一片往下落。发送方和接收方不要求同步,就是说你想什么时候落就什么时候落,我都接着,用不着先通知我

    2、异步串行方式的数据格式

    异步串行通信的数据格式如图8-1所示,每个字符(每帧信息)由4个部分组成:

    ①1位起始位,规定为低电0;

    ②5~8位数据位,即要传送的有效信息;

    ③1位奇偶校验位;

    ④1~2位停止位,规定为高电平1。

    图1 异步串行数据格式

    3、同步串行方式的特点

    所谓同步通信,是指数据传送是以数据块(一组字符)为单位,字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。同步串行通信的特点可以概括为:

    ①以数据块为单位传送信息。

    ②在一个数据块(信息帧)内,字符与字符间无间隔。

    ③因为一次传输的数据块中包含的数据较多,所以接收时钟与发送进钟严格同步,通常要有同步时钟。

    同步位系统就不同了,他要求发送方与接收方严格的同步,二者波特率要相同。

    同步位系统传输的什么呢,不是字符,是字符组合,也就是帧,我们在OSI数据链路层可以学习到。帧的长度没有规定,传输的时候视情况而定吧。这个帧里面包含了同步信息,来通知接收方调整以同步。这里再打个比喻,前面我们说异步位系统传输的数据像树叶,那么同步位系统传输的就像是把这些树叶串成一串,是连续的。

    4、同步串行方式的数据格式

    同步串行通信的数据格式如图8-2所示,每个数据块(信息帧)由3个部分组成:

    ①2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志;

    ②n个连续传送的数据

    ③2个字节循环冗余校验码(CRC)

    图2 同步串行数据格式

    5.用途:

    同步串行:通信网中,有大批量数据需要传输

    异步串行:应用于在工业、实际应用中。适用于短距离、速率不高的情况下。

    同步位系统比异步位系统要实用高效。这个比较好理解,计算机对帧的处理比对字符要少的多,在传送相同大小的数据量的时候,计算机要对大量的字符进行开始与结束操作,帧则要少的多。同时同步位系统的下的网络效率也更高,因为每个字符都至少包含两位的开始结束信息,这个在数据量大的时候开销是很客观的。

    时钟在通信中的作用就是在数据收发时起协调作用的,异步时钟用到比较少,同步时钟肯定会用到。

    单工、半双工、全双工

    单工数据传输只支持数据在一个方向上传输;

    半双工数据传输允许数据在两个方向上传输,但是,在某一时刻,只允许数据在一个方向上传输,它实际上是一种切换方向的单工通信;

    全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输,因此,全双工通信是两个单工通信方式的结合,它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。

    网卡的全双工(Full Duplex)是指网卡在发送数据的同时也能够接收数据,两者同步进行,这好像我们平时打电话一样,说话的同时也能够听到对方的声音。目前的网卡一般都支持全双工。

    提到全双工,就不能不提与之密切对应的另一个概念,那就是“半双工(Half Duplex)”,所谓半双工就是指一个时间段内只有一个动作发生,举个简单例子,一条窄窄的马路,同时只能有一辆车通过,当目前有两量车对开,这种情况下就只能一辆先过,等到头儿后另一辆再开,这个例子就形象的说明了半双工的原理。早期的对讲机、以及早期集线器等设备都是基于半双工的产品。随着技术的不断进步,半双工会逐渐退出历史舞台。

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