計算機(jī)串行通信分類
出處:wsq268 發(fā)布于:2008-11-12 15:24:19
  串行通信時數(shù)據(jù)是一位一位按順序傳送的,只用很少幾根通信線,串行傳送的速率低,但傳送的距離可以很長,因此串行適用于長距離而速率要求不高的場合。在PLC網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)絕大多數(shù)采用串行方式。
  
  從通信雙方信息的交互方式看,串行通信方式可以有以下3種:
  
 ?。?)單工通信。只有一個方向的通信而沒有反方向的交互。
  
 ?。?)半雙工通信。通信雙方都可以發(fā)送(接收)信息,但不能同時雙向發(fā)送。半雙工通信線路簡單,有兩條通信線就行了,這種方式得到了廣泛應(yīng)用。
  
 ?。?)全雙工通信。通信雙方可以同時發(fā)送和接收信息,雙方的發(fā)送與接收裝置同時工作。全雙工通信的效率,但控制相對復(fù)雜一些,系統(tǒng)造價也較高。通信線至少3條(其中一條為信號地線),或4條(無信號地線)。
  
  單工通信不能實現(xiàn)雙方交流信息,故在PLC網(wǎng)絡(luò)中極少使用。而半雙工及全雙工通信可實現(xiàn)雙方數(shù)據(jù)傳送,故在PLC網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用很多。
  
  串行通信中,傳輸速率用每秒中傳送的位數(shù)(位/秒)來表示,稱之為波特率(bps,用b/s表示)。常用的標(biāo)準(zhǔn)波特率有300b/s、600b/s、1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s和19200 b/s等。
  
  申行通信又分成兩大類同步串行通信和異步串行通信。
  
 ?。?)異步串行通信。異步串行通信數(shù)據(jù)格式如圖所示。其中,第1位為起始位(低電平“0”),第2~8位為7位數(shù)據(jù)(字符),第9位為數(shù)據(jù)位的奇或偶校驗位,第10~11位為停止位(高電平“1”)。停止位可以用1位、1.5位或2位脈寬來表示。因此,一幀信息由10位、10.5位或11位構(gòu)成。

  異步傳輸就是按照上述約定好的固定格式,一幀一幀地傳送。由于每個字符都要用起始位和停止位作為字符開始和結(jié)束的標(biāo)志,因而傳送效率低,主要用于中、低速通信的場合。
  
  起始位實際上是作為聯(lián)絡(luò)信號附加進(jìn)來的,當(dāng)它變?yōu)榈碗娖綍r,告訴收方傳送開始。它的到來,表示下面接著是數(shù)據(jù)位來了,要準(zhǔn)備接收。而停止位標(biāo)志一個字符的結(jié)束,它的出現(xiàn),表示一個字符傳送完畢。這樣就為通信雙方提供了何時開始收發(fā),何時結(jié)束的標(biāo)志。傳送開始前,發(fā)收雙方把所采用的起止式格式(包括字符的數(shù)據(jù)位長度,停止位位數(shù),有無校驗位以及是奇校驗還是偶校驗等)和數(shù)據(jù)傳輸速率作統(tǒng)一規(guī)定。傳送開始后,接收設(shè)各不斷地檢測傳輸線,看是否有起始位到來。當(dāng)收到一系列的“1”(停止位或空閑位)之后,檢測到一個下跳沿,說明起始位出現(xiàn),起始位經(jīng)確認(rèn)后,就開始接收所規(guī)定的數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位以及停止位。經(jīng)過處理將停止位去掉,把數(shù)據(jù)位拼裝成一個并行字節(jié),并且經(jīng)校驗后,無奇偶錯才算正確地接收一個字符。一個字符接收完畢,接收設(shè)各又繼續(xù)測試傳輸線,監(jiān)視“0”電平的到來和下一個字符的開始,直到全部數(shù)據(jù)傳送完畢。
  
  為了確保傳送的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤,常在傳送過程中進(jìn)行相應(yīng)的檢測,避免不正確數(shù)據(jù)被誤用。奇偶校驗和循環(huán)冗余校驗CRC是數(shù)據(jù)通信時常用的兩種檢錯方法,廣泛應(yīng)用于PLC網(wǎng)絡(luò)中。    
  
  奇偶校驗可以檢驗單個字符的錯。發(fā)送端在每個字符的位之后附加一個奇偶校驗位。這個校驗位可為“1”或“0”,以便保證整個字符為“1”的位數(shù)是奇數(shù)(稱奇校驗)或偶數(shù)(稱偶校驗)。發(fā)送端按照奇或偶校驗的原則編碼后,以字符為單位發(fā)送,接收端按照相同的原則檢查收到的每個字符中“1”的位數(shù),如果為奇校驗,發(fā)送端發(fā)出的每個字符中“1”的位數(shù)為奇數(shù),若接收端收到的字符中“1”的位數(shù)也為奇數(shù),則傳輸正確,否則傳輸錯誤。偶校驗方法類似,不再贅述。
  
  CRC校驗以二進(jìn)制信息的多項式表示為基礎(chǔ)。它的基本思想是,在發(fā)送端給信息報文加上CRC校驗位,構(gòu)成一個特定的待傳報文,使它所對應(yīng)的多項式能被一個事先指定的多項式除盡。這個指定的多項式叫作生成多項式G(x)。G(x)由發(fā)送方和接受方共同約定。接受方收到報文后,用G(x)來檢查收到的報文。如果用G(x)去除收到的報文多項式,可以除盡就表示傳輸無誤,否則說明收到的報文不正確。
  
  CRC校驗具有很強(qiáng)的檢錯能力,并可以用集成芯片電路實現(xiàn),是目前計算機(jī)通信中使用普遍的校驗碼之一。PLC網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用CRC校驗碼。
  
  由上述工作過程可看到,異步通信是按字符傳輸?shù)模總鬏斠粋€字符,就用起始位來通知收方,以此來重新核對收發(fā)雙方同步。若接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)各兩者的時鐘頻率略有偏差,這也不會因偏差的累積而導(dǎo)致錯位,加之字符之間的空閑位也為這種偏差提供一種緩沖,所以異步串行通信的可靠性高。但由于要在每個字符的前后加上起始位和停止位這樣一些附加位,使得傳輸效率變低了,只有約80%。因此,起止協(xié)議一般用在數(shù)據(jù)速率較慢的場合(小于19.2kb/s)。在高速傳送時,一般要采用同步協(xié)議。
  
 ?。?)同步傳輸。同步傳輸時,用1個或2個同步字符表示傳送過程的開始,接著是n個字符的數(shù)據(jù)塊,字符之間不允許有空隙。發(fā)送端發(fā)送時,首先對欲發(fā)送的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼,如采用曼徹斯特編碼或差動曼徹斯特編碼,形成編碼數(shù)據(jù)后再向外發(fā)送。由于發(fā)送端發(fā)出的編碼自帶時鐘,實現(xiàn)了收、發(fā)雙方的自同步功能。接收端經(jīng)過解碼,便可以得到原始數(shù)據(jù)。
  
  在同步傳輸?shù)模瓗畔⒅?,多個要傳送的字符放在同步字符后面,這樣,每個字符的起始、停止位就不需要了,額外開銷大大減少,故數(shù)據(jù)傳輸效率高于異步傳輸,常用于高速通信的場合。但同步傳輸?shù)挠布犬惒絺鬏攺?fù)雜。
  
  同步串行通信又分成內(nèi)同步、外同步兩種。
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