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串行通信概念解析
串行通信是指 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。
串行通信可以分为同步串行通信和异步串行通信
同步通信(时钟同步)
同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式,一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同,通常含有若干个数据字符。
它们均由同步字符、数据字符和校验字符(CRC)组成。其中同步字符位于帧开头,用于确认数据字符的开始。数据字符在同步字符之后,个数没有限制,由所需传输的数据块长度来决定;校验字符有1到2个,用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。
异步通信(时钟异步)
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。字符帧由发送端逐帧发送,通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收,这两个时钟源彼此独立,互不同步。
接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑"0"(即字符帧起始位)时,确定发送端已开始发送数据,每当接收端收到字符帧中的停止位时,就知道一帧字符已经发送完毕。
串行通信异步通信协议
1、串行异步通信时的数据格式
异步方式通信ASYNC(Asynchronous Data Communication),又称起止式异步通信,是计算机通信中最常用的数据信息传输方式。它是以字符为单位进行传输的,字符之间没有固定的时间间隔要求,而每个字符中的各位则以固定的时间传送。收、发双方取得同步的方法是采用在字符格式中设置起始位和停止位。在一个有效字符正式发送前,发送器先发送一个起始位,然后发送有效字符位,在字符结束时再发送一个停止位,起始位至停止位构成一帧。
串行异步传输时的数据格式:
⑴ 起始位:起始位必须是持续一个比特时间的逻辑“0”电平,标志传送一个字符的开始。
⑵ 数据位:数据位为5-8位,它紧跟在起始位之后,是被传送字符的有效数据位。传送时先传送字符的低位,后传送字符的高位。数据位究竟是几位,可由硬件或软件来设定。
⑶ 奇偶位:奇偶校验位仅占一位,用于进行奇校验或偶校验,也可以不设奇偶位。
⑷ 停止位:停止位为1位、1.5位或2位,可有软件设定。它一定是逻辑“1”电平,标志着传送一个字符的结束。
⑸ 空闲位:空闲位表示线路处于空闲状态,此时线路上为逻辑“1”电平。空闲位可以没有,此时异步传送的效率为最高。
2、串行异步通信时的数据接收
串行异步通信时,接收方不断地检测或监视串行输入线上的电平变化,当检测到有效起始位出现时,便知道接着是有效字符位的到来,并开始接收有效字符,当检测到停止位时,就知道传输的字符结束了。经过一段随机时间间隔之后,又进行下一个字符的传送过程。 通常接收端的采样时钟周期要比传输字符的位周期短,常用的采样时钟频率为位频率的16倍,采取这种措施是为了提高抗干扰能力,参看图8.19所示。从图中可知,传输字符的位周期Td等于采样时钟周期Tc的16倍。接收器的采样时钟的每个上升沿对输入信号进行采样,检验接收数据线上的低电平是否保持8或9个连续的时钟周期,以确定传输线上的低电平是否是真的起始位。这样就可以避免噪声干扰引起的误操作,从而删除假的起始位。相当精确地确定起始位的中间点,从而提供一个时间基准,从这个基准开始,每隔16个Tc对其余数据位采样,以确保传输数据的正确性。
串行通信按硬件接口标准又可以分为EIA-232、EIA-422和EIA-485,也就是以前所称的RS-232、RS-422和RS-485。
另外:
USB是英文 Universal Serial Bus 的缩写,翻译成中文的含义是“通用串行总线”。从技术上看,USB是一种串行总线系统,它的最大特性是支持即插即用和热插拔功能。
串行通信概念解析
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