現(xiàn)場(chǎng)通信技術(shù)-串行通信技術(shù)

串行通信知識(shí)學(xué)習(xí)串行通信基礎(chǔ)知識(shí)①并行通信兩種通信方式:②串行通信并行通信并行通信通常是將數(shù)據(jù)字節(jié)的各位用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)進(jìn)行傳送。串行通信基礎(chǔ)知識(shí)并行通信優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：并行通信控制簡(jiǎn)單、傳輸速度快；缺點(diǎn)：由于傳輸線較多，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本高且接收方的各位同時(shí)接收存在困難。串行通信基礎(chǔ)知識(shí)串行通信串行通信是雙方按照一定時(shí)間節(jié)奏按位進(jìn)行通信的方式。串行通信基礎(chǔ)知識(shí)串行通信優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：傳輸線少，長(zhǎng)距離傳送時(shí)成本低，且可以利用電話網(wǎng)等現(xiàn)成的設(shè)備；缺點(diǎn)：數(shù)據(jù)的傳送控制比并行通信復(fù)雜。串行通信基礎(chǔ)知識(shí)串行通信之異步通信同步通信異步通信

異步通信是指通信的發(fā)送與接收設(shè)備使用各自的時(shí)鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收過程。為使雙方的收發(fā)協(xié)調(diào)，要求發(fā)送和接收設(shè)備的時(shí)鐘盡可能一致。

串行通信基礎(chǔ)知識(shí)異步通信的特點(diǎn)：

不要求收發(fā)雙方時(shí)鐘的嚴(yán)格一致，實(shí)現(xiàn)容易，設(shè)備開銷較小，但每個(gè)字符要附加2～3位用于起止位，各幀之間還有間隔，因此傳輸效率不高。異步通信的數(shù)據(jù)格式串行通信基礎(chǔ)知識(shí)串行通信之異步通信同步通信同步通信同步通信時(shí)要建立發(fā)送方時(shí)鐘對(duì)接收方時(shí)鐘的直接控制，使雙方達(dá)到完全同步。此時(shí)，傳輸數(shù)據(jù)的位之間的距離均為“位間隔”的整數(shù)倍，同時(shí)傳送的字符間不留間隙，即保持位同步關(guān)系，也保持字符同步關(guān)系。串行通信基礎(chǔ)知識(shí)串行通信之信號(hào)的調(diào)制與解調(diào)

利用調(diào)制器（Modulator）把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，然后送到通信線路上去，再由解調(diào)器（Demodulator）把從通信線路上收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。由于通信是雙向的，調(diào)制器和解調(diào)器合并在一個(gè)裝置中，這就是調(diào)制解調(diào)器MODEM。串行通信基礎(chǔ)知識(shí)串行通信基礎(chǔ)知識(shí)串行通信知識(shí)小結(jié)

3.1.1串行通信知識(shí)學(xué)習(xí)

異步傳輸與同步傳輸

同步：通信過程中收、發(fā)雙方必須在時(shí)間上保持同步,一方面碼元之間要保持同步,另一方面由碼元組成的字符或數(shù)據(jù)塊之間在起止時(shí)間上也要保持同步。實(shí)現(xiàn)字符或數(shù)據(jù)塊之間在起止時(shí)間上同步的常用方法有異步傳輸和同步傳輸兩種。同步傳輸與異步傳輸?shù)囊胧菫榱私鉀Q串行數(shù)據(jù)傳輸中通信雙方的碼組或字符的同步問題。異步傳輸所謂“異步傳輸”：意指每次傳輸一個(gè)字符代碼(5～8b)。傳輸時(shí)，在一個(gè)字符的前后均加上一個(gè)特殊的標(biāo)志(稱為起始位和終止位)，以標(biāo)記字符的開始和結(jié)束，另外還要附加一位奇偶校驗(yàn)位，以實(shí)施簡(jiǎn)單的差錯(cuò)控制。異步傳輸?shù)幕咎攸c(diǎn)是：在通信的數(shù)據(jù)流中，字符內(nèi)部各位間是同步的，而字符間是異步的。異步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)碼是在原信息碼后面附加一個(gè)監(jiān)督碼元，使得碼組中“1“的個(gè)數(shù)是奇數(shù)或偶數(shù)。因此奇偶校驗(yàn)碼可分為奇校驗(yàn)碼和偶校驗(yàn)碼。奇校驗(yàn)碼:是在加入監(jiān)督碼后使每個(gè)代碼中“1“的個(gè)數(shù)為奇數(shù)個(gè)；偶校驗(yàn)碼:

是在加入監(jiān)督碼后使每個(gè)代碼中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)。如：信息碼為10010101，則奇校驗(yàn)碼為100101011

偶校驗(yàn)碼為100101010監(jiān)督碼注意：若每個(gè)字符只采用一個(gè)奇偶校驗(yàn)位時(shí)，只能發(fā)現(xiàn)單個(gè)比特差錯(cuò)，如果有兩個(gè)或兩個(gè)以上比特出錯(cuò)，奇偶校驗(yàn)位無效；實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單差錯(cuò)控制。同步傳輸同步傳輸：是以同步的時(shí)鐘節(jié)拍來發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，在一個(gè)串行的數(shù)據(jù)流中，各信號(hào)碼元之間的相對(duì)位置都是固定的（即同步的）。同步傳輸?shù)幕咎攸c(diǎn)是：在通信的數(shù)據(jù)流中，字符或碼組間以及位與位之間是同步的。顯然，這種通信方式對(duì)同步的要求很嚴(yán)格。但由于不需要對(duì)每一個(gè)字符單獨(dú)加起、止碼元作為識(shí)別字符的標(biāo)志，只是在一串字符的前后加上標(biāo)志序列，因此傳輸效率高，適合較高速率的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。

同步傳輸和異步傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式…起始位數(shù)據(jù)(一個(gè)字符)奇偶校驗(yàn)位停止位起始位數(shù)據(jù)(一個(gè)字符)奇偶校驗(yàn)位停止位…(a)同步傳輸SYNSYN一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)字符差錯(cuò)控制(b)異步傳輸異步傳輸和同步傳輸?shù)膮^(qū)別1.異步傳輸是面向字符的傳輸，而同步傳輸是面向比特的傳輸。

2.異步傳輸?shù)膯挝皇亲址絺鬏數(shù)膯挝皇菐?/p>

3.異步傳輸通過字符起止的開始和停止碼抓住再同步的機(jī)會(huì)，而同步傳輸則是從數(shù)據(jù)中抽取同步信息。

4.異步傳輸對(duì)時(shí)序的要求較低，同步傳輸往往通過特定的時(shí)鐘線路協(xié)調(diào)時(shí)序。

5.異步傳輸相對(duì)于同步傳輸效率較低。同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步，2種同步方法：外同步——發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)之前發(fā)送同步脈沖信號(hào)，接收方用接收到的同步信號(hào)來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。自同步——通過特殊編碼（如曼徹斯特編碼），使數(shù)據(jù)編碼信號(hào)中包含同步信號(hào)，接收方從數(shù)據(jù)編碼信號(hào)提取同步信號(hào)來鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。復(fù)習(xí)數(shù)據(jù)（Data）：傳遞（攜帶）信息的實(shí)體。信息（Information）：是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。信號(hào)（Signal）：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼），數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式在介質(zhì)中傳播。數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中以“0”和“1”的形式存儲(chǔ)。為了從一個(gè)地方傳送到另一個(gè)地方（計(jì)算機(jī)內(nèi)部或計(jì)算機(jī)外部），數(shù)據(jù)通常需要轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。這一過程稱為把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼成數(shù)字信號(hào)。一、非歸零編碼 用負(fù)電壓代表邏輯0，用正電壓代表邏輯1。當(dāng)然也可以有其他的表示方法。

非歸零編碼的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是接收方和發(fā)送方無法保持同步。 為了保證收、發(fā)雙方同步，必須在發(fā)送NRZ碼的同時(shí)，用另一個(gè)信道同時(shí)發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)。

二、標(biāo)準(zhǔn)曼徹斯特編碼（Manchester） 由高電平跳變到低電平時(shí)，就表示數(shù)字信號(hào)1；每位由低電平跳變到高電平時(shí)，就表示數(shù)字信號(hào)0。

標(biāo)準(zhǔn)曼徹斯特編碼中的中間電平跳躍，既代表數(shù)字信號(hào)的取值，也作為自帶的時(shí)鐘信號(hào)。因此，無需專門傳遞同步信號(hào)的線路，因此成本低。另外，降低了直流分量。

三、差分曼徹斯特編碼 每個(gè)時(shí)鐘周期的中間都有一次電平跳變，這個(gè)跳變做同步之用。 在每個(gè)時(shí)鐘周期的起始處：跳邊則說明該比特是0，不跳變則說明該比特是1?！咀⒁狻浚喝绻谧畛跣盘?hào)的時(shí)候，即第一個(gè)信號(hào)時(shí)：如果中間位電平從低到高，則表示0；如果中間位電平從高到低，則表示1；優(yōu)點(diǎn)：收發(fā)雙方可以根據(jù)編碼自帶的時(shí)鐘信號(hào)來保持同步，無需專門傳遞同步信號(hào)的線路，因此成本低。缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜。下圖中12位標(biāo)準(zhǔn)曼徹斯特編碼的信號(hào)波