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  • 串行通信的三种方式

    2019-10-06 19:27:38
    基本通讯方式有并行通讯和串行通讯两. 一条信息各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯.并行通讯特点是:各数据位同时传送,传送速度快、效率高,但有多少数据位就需多少根数据线,因此传送成本高,且只适用...

    串行通讯的基本概念:与外界的信息交换称为通讯.基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种.

    一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯.并行通讯的特点是:各数据位同时传送,传送速度快、效率高,但有多少数据位就需多少根数据线,因此传送成本高,且只适用于近距离(相距数米)的通讯.

    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.

    MCS_51单片机有一个全双工串行口.全双工的串行通讯只需要一根输出线和一根输入线.数据的输出又称发送数据(TXD),数据的输入又称接收数据(RXD).串行通讯中主要有两个技术问题,一个是数据传送、另一个是数据转换.数据传送主要解决传送中的标准、格式及工作方式等问题.数据转换是指数据的串并行转换.具体说,在发送端,要把并行数据转换为串行数据;而在接收端,却要把接收到的串行数据转换为并行数据.

    1. 单工/半双工和全双工的定义

    如果在通信过程的任意时刻,信息只能由一方A传到另一方B,则称为单工.

    如果在任意时刻,信息既可由A传到B,又能由B传A,但只能由一个方向上的传输存在,称为半双工传输.

    如果在任意时刻,线路上存在A到B和B到A的双向信号传输,则称为全双工.

    电话线就是二线全双工信道. 由于采用了回波抵消技术,双向的传输信号不致混淆不清.双工信道有时也将收、发信道分开,采用分离的线路或频带传输相反方向的信号,如回线传输.

    -------->

    <-------->

    -------->

    A---------B

    A----------B

    A---------B

     

     

    <--------

    单工

    半双工

    全双工

    2. 串口通讯—全双工和半双工方式

    在串行通信中,数据通常是在两个站(如终端和微机)之间进行传送,按照数据流的方向可分成三种基本的传送方式:全双工、半双工、和单工.但单工目前已很少采用,下面仅介绍前两种方式.

    • 全双工方式(full duplex)

    当数据的发送和接收分流,分别由两根不同的传输线传送时,通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作,这样的传送方式就是全双工制,如图1所示.在全双工方式下,通信系统的每一端都设置了发送器和接收器,因此,能控制数据同时在两个方向上传送.全双工方式无需进行方向的切换,因此,没有切换操作所产生的时间延迟,这对那些不能有时间延误的交互式应用(例如远程监测和控制系统)十分有利.这种方式要求通讯双方均有发送器和接收器,同时,需要2根数据线传送数据信号.(可能还需要控制线和状态线,以及地线).

    图1

    比如,计算机主机用串行接口连接显示终端,而显示终端带有键盘.这样,一方面键盘上输入的字符送到主机内存;另一方面,主机内存的信息可以送到屏幕显示.通常,往键盘上打入1个字符以后,先不显示,计算机主机收到字符后,立即回送到终端,然后终端再把这个字符显示出来.这样,前一个字符的回送过程和后一个字符的输入过程是同时进行的,即工作于全双工方式.

    • 半双工方式(half duplex)

    若使用同一根传输线既作接收又作发送,虽然数据可以在两个方向上传送,但通信双方不能同时收发数据,这样的传送方式就是半双工制,如图2所示.采用半双工方式时,通信系统每一端的发送器和接收器,通过收/发开关转接到通信线上,进行方向的切换,因此,会产生时间延迟.收/发开关实际上是由软件控制的电子开关.

    图2

     

    当计算机主机用串行接口连接显示终端时,在半双工方式中,输入过程和输出过程使用同一通路.有些计算机和显示终端之间采用半双工方式工作,这时,从键盘打入的字符在发送到主机的同时就被送到终端上显示出来,而不是用回送的办法,所以避免了接收过程和发送过程同时进行的情况.

    目前多数终端和串行接口都为半双工方式提供了换向能力,也为全双工方式提供了两条独立的引脚.在实际使用时,一般并不需要通信双方同时既发送又接收,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向.

    本文转自:http://cs.nju.edu.cn/yangxc/dcc2003.files/jszc-sub/comif-03.htm

    转载于:https://www.cnblogs.com/FREMONT/p/9830656.html

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  • 串行通信技术,是指通信双方按位进行,遵守时序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、...
  • 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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  • 串行通信与并行通信

    2015-12-11 14:01:21
    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...

    串行通信

    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。

    并行通信

    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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  • 数据传输主要有三种不同划分方式。 并行/串行通信; 同步/异步传输; 按数据不同传输方向可分为单工、半双工、全双工。 1.并行通信和串行通信 (1)并行通信 并行通信是同时传送数据各个位进行发送or接收...

    数据传输主要有三种不同的划分方式。
    并行/串行通信;
    同步/异步传输;
    按数据的不同传输方向可分为单工、半双工、全双工。

    1.并行通信和串行通信
    (1)并行通信
    并行通信是同时传送数据的各个位进行发送or接收的通信方式。
    传输率比串行接口快8倍,理论值为1Mbits/s.
    传输的信息不要求固定格式
    通信抗干扰能力插
    传输距离小于30m

    (2)串行通信
    串行通信是常用的通信协议,其会将数据按位一次传输。
    线路简单、成本较低
    传输速度比并行通信慢。
    RS-232一般通信距离较近时使用(<12m),最大速度为20Kbits/s。
    RS-422/485通信距离与速率成反比,理论最大距离为1.2KM,最大速度为10Mbits/s。
    422最多可以接10个节点,485最多可以接32个节点。

    2.同步/异步传输
    (1)同步传输
    同步传输,是将许多字符组成一个信息组,字符可以一个接一个地传输,但是,在每组信息的开始要加上同步字符,如果没有信息要传输,则要填上空字符,因为同步传输不允许有间隙。在整个系统中,由统一的时钟控制发送端来发送空字符。接收端同样要求能识别同步字符,当见检测到有一串位和同步字符相匹配时,就认为开始一个信息帧,于是,把此后的BIT作为实际传输信息来处理。

    (2)异步传输
    异步传输,是指位被划分成小组独立传送。每次异步传输都以一个开始位开头,它通知接收方数据已经到达了;在传输结束时,一个停止位表示一次传输的终止。
    常用于低速设备,传送负载也要比同步通讯大25%。

    3.数据传输方向(单工、半双工、全双工)
    (1)单工方式
    单工通信使用一根导线,信息只能由一方A传到另一方B。
    (2)半双工方式
    同样使用一根传输线,它既作接收又作发送,收/发的开关实际由软件的电子开关控制。
    (3)全双工方式
    当数据的发送和接收分流,分别由两根不同的传输线传送时,通信双方都能在同一时刻发送和接收。

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  • 嵌入式系统之间通信通常有两种方式:并行通信和串行通信。并行方式传输数据速度快,但占用通信线多,传输数据可靠性随距离增加而下降,只适用于近距离数据传送。在远距离数据通信中,一般采用串行通信方式...
  • 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...
  • 串行接口

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    串行接口,简称“串口”,也称串行通信接口(通常指COM接口)。它作用就是用于通信。...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(单工通讯类似于你和一个哑巴聊天,半双工类似于...
  • 串行通信作为计算机通信方式之一,主要起到主机与外设以及主机之间数据传输作用,串行通信具有传输线少、...我们在串行通信中,数据通常是在两个站(如终端和微机)之间进行传送,按照数据流方向可分成三种基本...
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    千次阅读 2017-02-09 17:24:55
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