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  • 并行通信:指数据的各位同时进行传送的通信方式...串行通信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由1个起始位、1~9个数据位、1~2个停
  • 已经定义了数百种通信协议来实现这种数据交换,并且通信的方式主要可以分为两类:并行或串行。 2、并行通信 并行指多比特数据同时通过并行线进行传送,这样数据传送速度大大提高。 但并行传送的线路长度受...

    1、写在前面

    嵌入式电子产品是一种互连电路(处理器或其他集成电路)以创建共生系统。

    为了使这些单独的电路交换其信息,它们必须共享公共通信协议。

    已经定义了数百种通信协议来实现这种数据交换,并且通信的方式主要可以分为两类:并行或串行

     

    2、并行通信

    并行是指多比特数据同时通过并行线进行传送,这样数据传送速度大大提高。

    但并行传送的线路长度受到限制,因为长度增加,干扰就会增加,数据也就容易出错

    并行接口同时传输多个位。它们通常需要数据总线(八、十六或更多线路),以1和0的波形传输数据。

    如下图:使用9线的并行通信,由时钟控制的8位数据总线,每个时钟脉冲发送一个字节。

     

    并行同行主要特点:

    1.各数据位同时传输,传输速度快、效率高,多用在实时、快速的场合。

    2.并行通信不能长距离通信,抗干扰能力差。

     

    3、串行通信

    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的数据传输作用。

    串行通信分为:同步和异步通信

     

    1.同步通信

    同步通信一般有一个同步时钟,如下图,一根数据线,一根时钟线。一个时钟传输一个Bit位。

    我们常见的SPI、I2C等就是串行同步通信。

     

    2.异步通信

    异步通信中,在异步通信中有两个比较重要的指标:字符帧格式和波特率。

    数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送,是通过双方约定好的波特率进行数据传输。

    假如双方波特率不一致,则接收到数据就是乱码。

    我们常见的UART、CAN等就是串行异步通信。

     

    3.串行异步通信UART

    这里在进一步讲述常见的串行异步通信:UART。

    内置规则:

    • 波特率
    • 数据位
    • 同步位
    • 奇偶校验位

     

    波特率

    常规波特是1200、2400、4800、19200、38400、57600和115200 bps

     

    数据位

    每个数据包中的数据量可以设置为5到9位,通常为8位。

     

    同步位

    同步位是与每个数据块一起传送的两个或三个特殊位。它们是起始位和停止位。

     

    奇偶校验位

    奇偶校验是一种非常简单的错误检查方式。它有两种:奇数或偶数。

     

    4.UART两设备连线

    这种发送和接收数据的串行接口是全双工(双向都可以发送,也可以接收)。

     

    5.举例

    9600波特,8个数据位,无奇偶校验和1个停止位。

     

    发送ASCII字符“O”和“K”。O十进制值79,二进制值01001111;而K的二进制值是01001011。

     

    4、串口和并口对比

    当下,串行相对并行通信要使用的广的多,主要有多方面原因:

    • 节省传输线,布线简单
    • 抗干扰能力强
    • 技术成熟

     

    举例:

    将并口和串口视为汽车流:并行接口将是8+车道大型高速公路,而串行接口更像是一条双车道乡村公路。

    在一段时间内,大型高速公路可能会让更多的人到达目的地,但是农村的双层公路车流量不大,建造成本低。

    并行通信当然有其好处。它快速,简单,相对容易实现。但它需要更多的通信线。

     

    5、说明

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    2.本文由我一个人编辑并整理,难免存在一些错误。

    3.本文收录于公众号『嵌入式专栏』,关注微信公众号回复【通信教程】即可查看全系列教程。  

     

    6、最后

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  • 串行通信设备和接口通过点对点数据链路传输信号。在串行流中一个接一个地传输比特。串行连接一般用于连接计算机和调制解调器。比特流穿过串行链路进入调制解调器,在此它被调制成通过电话线传输的模拟信号。串行线路...

    串行通信设备和接口通过点对点数据链路传输信号。在串行流中一个接一个地传输比特。串行连接一般用于连接计算机和调制解调器。比特流穿过串行链路进入调制解调器,在此它被调制成通过电话线传输的模拟信号。

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    串行线路通常是双向的,一条线路用于传输另一条线路用于接收。这是一个全双工链路。半双工链路使用一条线路,在某一时间只有一端可以传输。使用串行链路的最通用因特网协议是PPP。PPP协议是为在同等单元之间传输数据包这样的简单链路设计的链路层协议。这种链路提供全双工操作,并按照顺序传递数据包。主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据,使其成为各种主机、网桥和路由器之间简单连接的一种共通的解决方案。

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    串行通信的特点是:数据位传送,传送按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成,成本低但传送速度慢。串行通信的距离可以从几米到几千米。

    并行链路(如PC机架上的并行打印机端口)在同一时间通过多条线发送数据,比特传输通过八条或更多条线同时进行。并行连接具有吞吐量大的优点,但是为避免位同步问题距离受到限制。

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    由于数据是二进制的,它可以用线路上的两种状态表示,正电压(通常为+5V)代表二进制的1,负电压(-5V)代表二进制的0。为了正确地读取位,必须使用某种同步和定时方案。异步通信在发送字符的首尾设置起始位和停止位,所以通信双方无需使用同一时钟,字符以一帧一帧的方式发送,每帧以起始位为开始,以停止位为帧的结束。接收器起始位为基准,使用与发送器相同频率的的本地局部时钟即可实现在一个字符内的同步(字符与字符间是异步的),异步通信一般要求收发双方的波特率相同。传输的起始——停止模式意味着对于每一行字符传输都重新开始,这就消除了在上次传输中可能产生的任何定时差异。

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    虽然异步技术使用简单,但起始和停止位是额外开销,浪费了带宽。同步通信技术可以发送大数据块,比如说从1500到4096个字节。它在每帧的开始加上同步字符,通信双方必须使用同一时钟,传输时将每N位划分为一个时间片,在同一个时间片内一方发送,一方接收。接收端将检测到的同步字符后的数位当成实际信息来处理。在无信息传送时同步字符后的数位被填充成空字符,因为同步传输不允许有间隙。故同步通信无论是在字符与字符之间,还是在字符内部的位之间都是同步的。以太网使用Manchester信号编码方案,与数据一起发送时钟脉冲。

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    其他的串行技术包括USB (通用串行总线)、Firewire ( IEEE 1394)、SSA (串行存储体系结构)和HSSI(高速串行接口)HSSI(高速串行接口)。由于它们的高数据传送速率,正使用这些技术连接磁盘或构建小型局部网络。

    工业物联网@帝特

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  • 串行通信

    2020-02-18 18:06:45
    1. uart232/485、I2C、SPI等都是串行通信. 2. Uart与Usart,Uart通用异步收发器,而Usart通用同步异步收发器。 这里说的异步即一个数据包与另外一个数据包异步的,通信双方在完成一包后并不知道下一包什么...

    1. uart232/485、I2C、SPI等都是串行通信.

    2. Uart与Usart,Uart是通用异步收发器,而Usart是通用同步异步收发器。

        这里说的异步即一个数据包与另外一个数据包是异步的,通信双方在完成一包后并不知道下一包什么时候到,包与包之间没有固定间隔,但是包内的数据位(也包括起始/停止位、校验位等)是同步的,它们的间隔是固定的。

        同步即一帧数据里面包含多包,每包之间固定间隔,接收方与发送方严格按照相同时钟节拍收发。

        异步传输实用与数据量不大的场合,同步适用于数据量比较大的场合。

    3. RS232与RS485区别

        (1) 距离上,485传输更远,达几千米,而232传输距离最长20米左右。

        (2) 传输方式上,485采用差分数据,而232不是。因此485是半双工的,232是全双工的。因此485在接收或发送前需要使能,代码中用专门引脚控制,而232在接收的同时可以发送。

        (3) 485支持一对多,而232只支持点对点

        (4) 485传输速率高,232相应较低。

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  • 串行通讯的特点: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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