串行通信的分类

串行通信串行通信概述通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。

串行通信是其中一种数据通信方式，常使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。

串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。

使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符目录∙串行通信概述∙串行通行的分类∙串行通信的特点及与并行通信的区别∙串行通信的数据传输方式∙串行通信的调幅方式∙串行通信的数据传输速率∙串行通信概述o通信是指计算机与外界的信息传输，既包括计算机与计算机之间的传输，也包括计算机与外部设备，如终端、打印机和磁盘等设备之间的传输。

串行通信是其中一种数据通信方式，常使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。

串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。

使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为0。

∙串行通行的分类o１．同步通信它是一种在发送端发送一个抑抑制载波的双边带信号，而在接收端恢复载波，再进行检波的通信方式。

因为恢复的载波与被接收的信号载波同频同相，故取名为同步通信，也称抑制载波双边带通信。

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。

信息中含有若干个数据字符。

它们均由CRC即同步字符、数据字符和校验字符组成。

同步字符位于帧开头，用于确认数据字符的开始；数据字符位于同步字符之后，个数没有限制，由所需传输的数据块长度来决定；校验字符一般有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。

２．异步通信异步通信有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。

其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。

几种流行的串行通信协议串行通信协议是计算机和其他设备之间进行数据传输的一种方式。

它规定了在传输过程中数据的格式、传输速率、控制信号等细节。

在计算机网络和嵌入式系统中，有多种流行的串行通信协议被广泛应用。

本文将介绍几种常见的串行通信协议。

一、RS-232RS-232（Recommended Standard 232）是一种常见的串行通信协议，用于连接计算机和外部设备，例如调制解调器、终端和打印机等。

RS-232协议定义了数据的位数、校验位、波特率等参数，同时还规定了数据的传输方式和连接线路的信号。

RS-232协议使用点对点连接，即一对一的方式进行通信。

在RS-232中，数据被编码为电压的变化，负电压表示逻辑1，正电压表示逻辑0。

尽管RS-232在现代计算机领域逐渐被USB取代，但在某些设备中仍然广泛应用。

二、UARTUART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种常见的串行通信接口，常用于将并行数据传输转换为串行数据传输。

UART主要用于连接计算机和外部设备，例如单片机和传感器等。

UART通过波特率来控制数据传输的速率，通过使用起始位、数据位、校验位和停止位来定义数据的格式。

UART通信是全双工的，意味着可以同时进行发送和接收。

与RS-232不同，UART没有规定电压的变化表示逻辑高低，而是通过逻辑电平的升降沿来表示数据的传输。

三、SPISPI（Serial Peripheral Interface）是一种同步的串行通信协议，常用于连接主控制器和外围设备之间的通信。

SPI通信以主从模式进行，主设备通过控制时钟信号来同步外围设备的数据传输。

SPI使用四根信号线进行通信，包括时钟信号、主机输出/从机输入、主机输入/从机输出和片选信号。

SPI通信具有高速率和灵活性的特点，因此被广泛应用于存储器、传感器、显示器等外围设备的控制。

四、I2CI2C（Inter-Integrated Circuit）是一种串行通信协议，常用于连接微控制器和外围设备之间的通信。

串行通讯的基本概念：与外界的信息交换称为通讯。

基本的通讯方式有并行通讯和串行通讯两种。

一条信息的各位数据被同时传送的通讯方式称为并行通讯。

并行通讯的特点是：各数据位同时传送，传送速度快、效率高，但有多少数据位就需多少根数据线，因此传送成本高，且只适用于近距离（相距数米）的通讯。

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。

MCS_51单片机有一个全双工串行口。

全双工的串行通讯只需要一根输出线和一根输入线。

数据的输出又称发送数据（TXD），数据的输入又称接收数据（RXD）。

串行通讯中主要有两个技术问题，一个是数据传送、另一个是数据转换。

数据传送主要解决传送中的标准、格式及工作方式等问题。

数据转换是指数据的串并行转换。

具体说，在发送端，要把并行数据转换为串行数据；而在接收端，却要把接收到的串行数据转换为并行数据。

单工、半双工和全双工的定义如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工。

如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又能由B传A，但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输。

如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输，则称为全双工。

电话线就是二线全双工信道。

由于采用了回波抵消技术，双向的传输信号不致混淆不清。

双工信道有时也将收、发信道分开，采用分离的线路或频带传输相反方向的信号，如回线传输。

--------> <--------> -------->A---------B A----------B A---------B<--------单工半双工全双工串口通讯—全双工和半双工方式在串行通信中，数据通常是在两个站（如终端和微机）之间进行传送，按照数据流的方向可分成三种基本的传送方式：全双工、半双工、和单工。

串⼝通信概念通信（Serial Communications）的概念⾮常简单，串⼝按位（bit）发送和接收。

与串⾏通信相对的是并⾏通信。

数据传输⼀般都是以字节传输的，⼀个字节8个位。

拿⼀个并⾏通信举例来说，也就是会有8根线，每⼀根线代表⼀个位。

⼀次传输就可以传⼀个字节，⽽串⼝通信，就是传数据只有⼀根线传输，⼀次只能传⼀个位，要传⼀个字节就需要传8次。

就像⼩虎队那⾸歌⼀样，把你的⼼，我的⼼，串⼀串，再烤⼀烤。

串⼝通信就是把数据串在⼀根线上传输，所以就叫串⼝吧。

通信⽅式⼀般情况下，设备之间的通信⽅式可以分成并⾏通信和串⾏通信两种。

它们的区别是：串⾏通信分类1、按照数据传送⽅向分为：单⼯：数据传输只⽀持数据在⼀个⽅向上传输；半双⼯：允许数据在两个⽅向上传输。

但是，在某⼀时刻，只允许数据在⼀个⽅向上传输，它实际上是⼀种切换⽅向的单⼯通信；它不需要独⽴的接收端和发送端，两者可以合并⼀起使⽤⼀个端⼝。

全双⼯：允许数据同时在两个⽅向上传输。

因此，全双⼯通信是两个单⼯通信⽅式的结合，需要独⽴的接收端和发送端。

2、按照通信⽅式分为：同步通信：带时钟同步信号传输。

⽐如：SPI，IIC通信接⼝。

异步通信：不带时钟同步信号。

⽐如：UART(通⽤异步收发器)，单总线。

异步通信的两个关键：第⼀，数据单元——帧，它是双⽅约定好的数据格式；第⼆，波特率，它决定了‘帧’⾥每⼀位的时间长度。

异步通信的特点：不要求收发双⽅时钟的严格⼀致，实现容易，设备开销较⼩，但每个字符要附加2～3位⽤于起⽌位，各帧之间还有间隔，因此传输效率不⾼。

在同步通讯中，收发设备上⽅会使⽤⼀根信号线传输信号，在时钟信号的驱动下双⽅进⾏协调，同步数据。

例如，通讯中通常双⽅会统⼀规定在时钟信号的上升沿或者下降沿对数据线进⾏采样。

在异步通讯中不使⽤时钟信号进⾏数据同步，它们直接在数据信号中穿插⼀些⽤于同步的信号位，或者将主题数据进⾏打包，以数据帧的格式传输数据。

通讯中还需要双⽅规约好数据的传输速率（也就是波特率）等，以便更好地同步。

计算机总线
1．概念：总线就是计算机各模块间进行信息传输的通道。

不同的总线都是为了解决某一方面问题而产生的。

2．分类：
（1）内部总线：包括片内总线、存储总线、片总线（元件级总线）
（2）系统总线（I/O通道总线）：包括PCI（Peripheral Component Interconnect Local Bus）总线、ISA（Industrial Standard Architecture、工业标准结构）总线、AGP（Accelerated Graphics Port，加速图形端口）总线、VME总线、MCA（微通道、PS/2）总线、Multi Bus总线、STE总线、STD总线、EISA（扩展工业标准结构）总线、SCSI（Small Computer System Interface、软盘和主机）总线、IDE（硬盘和主机）总线、VESA （提高系统视频性能）总线、VL总线、PCMCIA（个人计算机存储器卡国际协会）总线等，系统总线一般都以插槽的形式出现在主板上（3）外部总线（通信总线）：分为串行和并行两大类。

串行：RS232C、USB、IEEE1394、ADB（Apple desktop bus）、A.b（存取总线）、CHI(Concentration Highway Interface)、GeoPort
并行：IEEE-488、VXI
外部总线也必须通过系统总线来实现和主机的通信。

比如USB是通过PCI到USB的主控制器。

选用哪一种总线技术时，应当明确各种总线的设计目的，即它的主要应用领域，然后根据自己的具体需要，选择一种总线规范来实现。

四种常用的串行通信总线比较：
不常用的串行通信总线：
并行通信总线：。

西门子PLC串行通讯方式有几种？西门子PLC串行通讯方式有：RS485串口通信、PPI通信、MPI通信、PROFIBUS-DP通信、以太网通信一、PPI通讯PPI协议是S7-200CPU最基本的通信方式，通过原来自身的端口（PORT0或PORT1）就可以实现通信，是S7-200 CPU默认的通信方式。

PPI是一种主-从协议通信，主-从站在一个令牌环网中。

在CPU内用户网络读写指令即可，也就是说网络读写指令是运行在PPI协议上的。

因此PPI只在主站侧编写程序就可以了，从站的网络读写指令没有什么意义。

二、RS485串口通讯第三方设备大部分支持，西门子S7 PLC可以通过选择自由口通信模式控制串口通信。

最简单的情况是只用发送指令（XMT）向打印机或者变频器等第三方设备发送信息。

不管任何情况，都必须通过S7 PLC编写程序实现。

当选择了自由口模式，用户可以通过发送指令（XMT）、接收指令（RCV）、发送中断、接收中断来控制通信口的操作。

三、MPI通讯MPI通信是一种比较简单的通信方式，MPI网络通信的速率是19.2Kbit/s~12Mbit/s，MPI 网络最多支持连接32个节点，最大通信距离为50M。

通信距离远，还可以通过中继器扩展通信距离，但中继器也占用节点。

MPI网络节点通常可以挂S7-200、人机介面、编程设备、智能型ET200S及RS485中继器等网络元器件。

西门子PLC与PLC之间的MPI通信一般有3种通信方式：1、全局数据包通信方式2、无组态连接通信方式3、组态连接通信方式四、以太网通讯以太网的核心思想是使用共享的公共传输通道，这个思想早在1968年来源于厦威尔大学。

1972年，Metcalfe和David Boggs（两个都是著名网络专家）设置了一套网络，这套网络把不同的ALTO计算机连接在一起，同时还连接了EARS激光打印机。

这就是世界上第一个个人计算机局域网，这个网络在1973年5月22日首次运行。

单片机的通信方式单片机通信是指单片机之间的数据传输方式，用于各种嵌入式应用。

通信方式有很多，常用的有串行通信方式和并行通信方式。

1. 串行通信串行通信方式是指在同一时刻只有一个数据位在传输的通信方式。

串行通信可以分为同步串行通信和异步串行通信。

异步串行通信通常用于短距离通信和低速通信，因为异步通信需要使用更多的数据位来描述数据，需要更长的时间来传输。

同步串行通信通常用于高速通信和长距离传输。

同步通信使用一个时钟信号来同步传输的数据，这样数据传输速度比异步通信快。

并行通信方式是指在同一时刻多个数据位同时传输的通信方式。

并行通信速度比串行通信速度快，但需要使用更多的线路。

并行通信通常用于高速通信和高速数据传输，如网络、计算机等系统。

3. I2C通信I2C通信是一种具有双向数据传输和同步时序的串行通信方式，常用于连接多个外设到单片机。

I2C通信采用两根线路和多个地址和设备来实现通信。

SPI通信是一种快速、高效、双向的串行通信方式。

SPI通信采用四根线路来实现通信，这些线路包括：时钟线、数据线、主从选择线和片选信号线。

SPI通信通常用于高速数据传输和控制数据的传输。

CAN通信是一种适用于工业控制和汽车控制等领域的串行通信协议。

CAN通信用于处理较大量的数据，通信速度较快，主要支持多个节点之间的独立通信。

CAN通信采用特定的通信协议来处理信息，保证通信正常。

CAN通信通常包括两个节点，即发送者和接收者。

总之，单片机通信是嵌入式系统中非常重要的功能，有多种不同的通信方式和协议，可以根据不同的应用场合和需求进行选择。

串行接口的分类
串行接口是一种用于数据传输的接口标准，按照其特性和功用，可以分为以下几类：
1. RS-232串行接口：是早期计算机制造商和设备制造商广泛使用的一种通信接口，用于支持计算机与各种外设设备之间的通信。

通常使用9针或25针的D型插头连接，主要用于较短距离的串行数据传输。

2. RS-422/RS-485串行接口：是一种更为先进的串行通信接口，支持长距离传输和多点连接，能够在上千米的距离上进行高速数据传输。

RS-422接口采用差分信号技术消除噪声干扰，RS-485接口则支持多点连接和多主机通信。

3. USB串行接口：是一种通用串行总线接口，用于连接计算机和各种数字设备。

USB接口有多种规格，包括USB 1.0、USB 2.0、USB 3.0等，具有高速传输、热插拔和通用性强等优点。

4. Ethernet串行接口：是一种通用局域网接口，采用规范化的物理层标准和协议，用于支持计算机和网络设备之间的数据传输，其传输速度达到了千兆位每秒以上。

5. HDMI串行接口：是一种高清晰度多媒体接口标准，用于数字音频/视频传输。

该接口可支持高清晰度、3D影像、互联网传输等功能。

综上所述，不同类型的串行接口具有不同的特性和应用范围，常用的串行接口包括RS-232、RS-422/RS-485、USB、Ethernet和HDMI等。

串行通信的基本概念000通过上一章的介绍，读者对我电子琴的设计已经有了完整的了解，下面我就对我的设计重要组成部分――串口通信模块UART作一下介绍。

首先我要简要介绍一下串口通信的一些概念和协议标准，然后再阐述我是如何用VHDL语言来实现串口通信模块设计的。

4.1串行通信的基本概念1.数据传送方式在串行通信中，数据在通信线路上的传送有三种方式:1)单工(Simplex)方式:数据只能按一个固定的方向传送。

2)半双工(Half-duplex)方式:数据可以分时在两个方向传输，但是不能同时双向传输。

3)全双工(Full-duplex)方式:数据可以同时在两个方向上传输。

2.波特率和收/发时钟1)波特率所谓波特率，系指单位时间内传送的二进制数据的位数，以位/秒为单位，所以有时也叫数据位率。

它是衡量串行数据传送速度快慢的重要指标和参量。

2)收/发时钟在串行通信中，无论是发送还是接收，都必须有时钟信号对传送的数据进行定位和同步控制。

通常收/发时钟频率与波特率之间有下列关系:收/发时钟频率=n×波特率一般n取1，16，32，64等。

对于异步通信，常采用n=16;对于同步通信，则必须取n=1。

3.误码率和串行通信中的差错控制1)误码率所谓误码率，是指数据经过传输后发生错误的位数(码元数)与总传输位数(总码元数)之比，其与通信线路质量、干扰大小及波特率等因素有关，一般要求误码率达到10-6数量级。

2)差错控制为了减小误码率，一方面要从硬件和软件两个面对通信系统进行可靠性设计，以达到尽量少出错的目的;另一方面就是对传输的信息采用一定的检错、纠错编码技术，以便发现和纠正传输过程中可能出现的差错。

常用的编码技术有:奇偶校验、循环冗余码校验、海明码校验、交叉奇偶校验等。

4.串行通信的基本方式串行通信的基本方式可分为两种:1)异步串行方式:通信的数据流中，字符间异步，字符内部各位间同步。

2)同步串行方式:通信的数据流中，字符间以及字符内部各位间都同步。

串口串口叫做串行接口，也称串行通信接口，按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485、USB等。

RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，不涉及接插件、电缆或协议。

USB是近几年发展起来的新型接口标准，主要应用于高速数据传输领域。

RS-232-C：也称标准串口，是目前最常用的一种串行通讯接口。

它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。

它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。

传统的RS-232-C接口标准有25根信号线，采用标准25芯D型插头座。

后来的PC上使用简化了的9芯D型插座。

现在应用中25芯插头座已很少采用。

现在的台式电脑一般有两个串行口：COM1和COM2，从设备管理器的端口列表中就可以看到。

硬件表现为计算机后面的9针D形接口，由于其形状和针脚数量的原因，其接头又被称为DB9接头。

现在有很多手机数据线或者物流接收器都采用COM口与计算机相连，很多投影机，液晶电视等设备都具有了此接口，厂家也常常会提供控制协议，便于在控制方面实现编程受控，现在越来越多的智能会议室和家居建设都采用了中央控制设备对多种受控设备的串口控制方式RS-485：为扩展应用范围，EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准，增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，后命名为TIA/EIA-485-A标准。

串口的优点串口形容一下就是一条车道，而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位（一个字节）数据。

但并口不比串口快，由于8位通道之间的互相干扰。

传输时速度就受到了限制。

而且当传输出错时，要同时重新传8个位的数据。

串口没有干扰，传输出错后重发一位就可以了。