第十七節(jié) 串行通信與并行通信

一衅澈、串行通信
1、概念:指在計算機總線或其他數(shù)據(jù)通道上谬墙,每次傳輸一個位元數(shù)據(jù)今布,并連續(xù)進行以上單次過程的通信方式。

2拭抬、特點:通信線路簡單险耀,成本低,易于擴展玖喘,傳輸速度遠但是傳輸速度慢,不支持熱插拔

3蘑志、串口通信分類(根據(jù)數(shù)據(jù)的傳送方向):單工累奈、半雙工、全雙工

4急但、用途:多用于工控和測量設備以及部分通信設備中澎媒。例如計算機上常用的COM設備、USB設備和網(wǎng)絡通信等設備波桩。

5戒努、參數(shù):波特率、數(shù)據(jù)位镐躲、停止位储玫、奇偶校驗
1)波特率:攜帶數(shù)據(jù)信息的信號單元叫碼元,每秒鐘通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)成為碼元傳輸速率萤皂。
2)

6撒穷、格式:數(shù)據(jù)字(七位ASCII碼);奇偶位(第八位)裆熙;起始位端礼;停止位


數(shù)據(jù)字為七位的ASCII碼時的通信格式.png

7、串口分類:
1)RS-232-C(22根線):不平衡傳輸方式入录,即所謂單端通訊蛤奥,共模抑制能力差,對應于點對點通訊僚稿。
2)RS-422(5根線):支持點對多的雙向通信凡桥,采用單獨的發(fā)送和接收通道,因此不必控制數(shù)據(jù)方向蚀同。
3)RS-485(2/4根線):平衡傳輸方式唬血、需要在傳輸線上接終接電阻望蜡。二線實現(xiàn)多點雙向通信,四線只能實現(xiàn)點對多通信拷恨。


區(qū)別.png

RS-422可支持40個節(jié)點脖律,RS-485支持128個節(jié)點,網(wǎng)絡拓撲圖不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡腕侄。

8小泉、總線特性阻抗的連續(xù)性,在阻抗不連續(xù)點就會發(fā)生信號的反射冕杠。
下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性:總線的不同區(qū)段采用了不同電纜微姊,或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝,再者是過長的分支線引出到總線分预。

9兢交、通信分類:
1)異步通信:每一個字符要用起始位和停止位作為字符開始和結束的標志,以字符為單位一個個地發(fā)送和接收笼痹。


異步傳送的通信格式.png

異步通信的通信格式.png

在異步數(shù)據(jù)傳輸時配喳,通信雙方必須約好:字符格式、通信速率
2)同步通信:是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式凳干,一次通信只傳送一幀信息晴裹,通常含有若干個數(shù)據(jù)字符。
數(shù)據(jù)格式分別為面向字符和面向比特救赐。


面向字符型的同步通信數(shù)據(jù)格式.png

面向比特型的同步通信數(shù)據(jù)格式.png

10涧团、握手
1)軟件握手:將數(shù)據(jù)字節(jié)作為控制字符,透過 SetXMode 函式经磅,即可啟用或停用 2 個控制字符:XON 與 XOFF泌绣。數(shù)據(jù)接收器將傳送這些字符,以于通訊期間暫停傳送器预厌。
2)硬件握手:使用實際的硬件線路赞别,RTS/CTS 與 DTR/DSR 線路可搭配使用。
第一種線路集為 RTS (Request to Send) 與 CTS (Clear to Send)配乓。當接收器可接收資料時仿滔,則將插入 (Assert) RTS 線路,表示接收器已可接收資料犹芹。接著將由 CTS 輸入線路的傳送器讀取此訊息崎页,表示已可傳送數(shù)據(jù)。
第二種線路集為 DTR (Data Terminal Ready) 與 DSR (Data Set Ready)腰埂。由于此種線路可讓串行端口與調制解調器之間通訊現(xiàn)有狀態(tài)飒焦,因此主要用于調制解調器的通訊作業(yè)。舉例來說,當調制解調器可為計算機傳送數(shù)據(jù)時牺荠,將先中斷 DTR 線路翁巍,代表目前是透過電話線進行鏈接作業(yè)。接著 DSR 線路將讀取該訊息休雌,計算機則開始傳送數(shù)據(jù)灶壶。
在一般情況下,DTR/DSR 線路是用以表示系統(tǒng)可進行通訊作業(yè)杈曲,而 RTS/CTS 線路則用于獨立的數(shù)據(jù)框架驰凛。
3)XModem握手:普遍用于調制解調器通訊作業(yè),只要計算機透過 XModem 協(xié)議連接其他裝置担扑,即可使用 LabWindows/CVI 的 XModem 函式恰响,以傳送檔案至其他地址 (Site)。該函式為 XModemConfig涌献、XModemSend胚宦,與 XModemReceive。

11燕垃、串口回環(huán)測試:連接適當?shù)囊_枢劝,以允許在同一端口上接收和發(fā)送信號。它允許發(fā)送和接受來自同一串口的數(shù)據(jù)利术,以驗證端口的可用性。
可用于解決串行通信問題低矮,無需連接到第三方硬件印叁,可以顯示串口、線纜或生成消息的軟件中的問題军掂。

12轮蜕、串行接口組成部分:數(shù)據(jù)輸入寄存器、數(shù)據(jù)輸出寄存器蝗锥、狀態(tài)寄存器跃洛、控制寄存器

13、串行接口的工作方式:
1)方式0:移位寄存器方式(半雙工方式)數(shù)據(jù)幀為8位终议,低位在先汇竭,高位在后,沒有起始位和停止位穴张。
2)方式1:8位可變波特率方式(異步全雙工通信)數(shù)據(jù)幀為10位细燎,起始位1位低電平,8位數(shù)據(jù)位皂甘,1位高電平停止位
3)方式2:9位固定波特率方式(1個起始位玻驻、8個數(shù)據(jù)位(低位在前)、1個可編程的第9位(TB8/RB8)偿枕、1個停止位)
4)方式3:9位可變波特率方式(1個起始位璧瞬、8個數(shù)據(jù)位(低位在前)户辫、1個可編程的第9位(TB8/RB8)、1個停止位)

二嗤锉、并行通信
1渔欢、概念:以字節(jié)或字節(jié)的倍數(shù)為傳輸單位,一次傳送一個或一個以上字節(jié)的數(shù)據(jù)档冬,數(shù)據(jù)的各位同事進行傳送膘茎。
2、適用:外部設備與危機之間進行近距離酷誓、大量和快速的信息交換披坏。
3、特點:傳輸速度快盐数,但是當距離較遠棒拂、數(shù)位較多時,通信線路復雜且成本高玫氢。


典型的并行接口電路圖.png

4帚屉、并行接口電路的組成:輸入緩沖寄存器、輸出緩沖寄存器漾峡、狀態(tài)寄存器攻旦、控制寄存器、數(shù)據(jù)信息

三生逸、SPI接口的數(shù)據(jù)通信
1牢屋、SPI接口的信號:MISO、MOSI槽袄、SCLK烙无、/SS
1)MOSI(主出從入):主器件的輸出和從器件的輸入,用于主器件到從器件的串行數(shù)據(jù)輸入遍尺。
2)MISO(主入從出):主器件的輸出和主器件的輸入截酷,用于實現(xiàn)從器件到主器件的數(shù)據(jù)傳輸。
3)SCLK(串行時鐘信號):主器件的輸出和從器件的輸入乾戏,用于同步主器件和從器件之間在MOSI和MISO線上的串行數(shù)據(jù)傳輸迂苛。
4)/SS(從機選擇信號):輸入信號,主器件用它來選擇出游從模式的SPI模塊鼓择。

四灾部、SPI接口的數(shù)據(jù)通信方式

1)單主機-單從機方式
連接方式.png

2)雙器件方式(互為主從方式)
連接方式.png

3)單主機-多從機方式
連接方式.png

五、I^2C通信接口
1惯退、特點:簡單性赌髓、有效性、總線占用空間小,低成本锁蠕、支持多個主件
2夷野、模式:標準模式、快速模式荣倾、高速模式悯搔,尋址方式有7位和10位方式。
3舌仍、I^2總線只用兩根線:串行數(shù)據(jù)SDA妒貌、串行時鐘SCL

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