串行通信

这里说的通信是指数字信号。

数字信号是8位二进制数，可以使用信号线传输，一种方案是使用一条数据线按照次序一个位一个位的传送，每传送完8位为一个字节，叫串行通信。另一种方法是使用8条数据线分别传送8位，一次传送一个字节，叫并行通信。

实际传输有可能不是8位数据而是其它，但原理是相同的。

理论上并行速度比较快，但是串行口线间干扰小，稍远的距离速度不低于并行口。

串行通信和并行通信区别

分类:IT知识

2006.8.21 17:22 作者：goldenkelly | 评论：3 | 阅读：5948

并行通信传输中有多个数据位，同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位通过对应的数据线传送给接收设备，还可附加一位数据校验位。接收设备可同时接收到这些数据，不需要做任何变换就可直接使用。并行方式主要用于近距离通信。计算机内的总线结构就是并行通信的例子。这种方法的优点是传输速度快，处理简单。

串行数据传输时，数据是一位一位地在通信线上传输的，先由具有几位总线的计算机内的发送设备，将几位并行数据经并--串转换硬件转换成串行方式，再逐位经传输线到达接收站的设备中，并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式，以供接收方使用。串行数据传输的速度要比并行传输慢得多，但对于覆盖面极其广阔的公用电话系统来说具有更大的现实意义。

串行数据通信的方向性结构有三种，即单工、半双工和全双工。

并行通信是把一个字符的各数位用几条线同时进行传输，传输速度快，信息率高。但它比串行通信所用的电缆多，故常用在传输距离较短（几米至几十米）、数据传输率较高的场合。

实现并行通信的接口就是并行接口。

并行接口可设计为只作为输入/输出接口，也可设计为既作为输入又作为输出的接口。它可以用两种方法实现，一种是利用同一个接口中的两个通路，一个作输入通路，一个作输出通路；另一种使用同一个双向通路，既作为输入又作为输出。

连接设备接口有PS/2，PATA，LPT等

串行通信的工作原理

串行通信是一种在计算机或其他电子设备之间传输数据的方式，其工作原理是通过逐位地传输数据，从而实现数据的传输和通信。串行通信与并行通信相比，具有传输速度较慢但传输距离较远、传输线数量较少的优势。

在串行通信中，数据以位的形式传输，即每次只传输一个位。数据通过串行通信线路一个接一个地传输，按照一定的协议和规则进行传输。串行通信的工作原理主要包括以下几个方面：

1. 数据传输方式：串行通信通过一个传输线路逐位地传输数据，通常是通过串行通信线路传输数据。数据在传输线路上传输时，会经过编码和调制处理，以确保数据传输的可靠性和准确性。

2. 数据传输速率：串行通信的数据传输速率通常以波特率（Baud rate）来衡量，波特率表示每秒传输的波特数，也可以理解为每秒传输的符号数。波特率越高，数据传输速度越快。

3. 数据帧结构：在串行通信中，数据通常以数据帧的形式传输。数据帧包括数据字段、校验字段、控制字段等，用于确保数据传输的正确性和完整性。

4. 数据传输协议：串行通信通常使用一定的数据传输协议，如UART（通用异步收发传输）协议、SPI（串行外设接口）协议、I2C（Inter-Integrated Circuit）协议等。这些协议定义了数据传输的格式、时序、校验等规则，用于确保数据的可靠传输。

5. 数据传输方式：串行通信可以采用同步传输方式和异步传输方式。同步传输方式需要发送方和接收方之间保持时钟同步，数据按照时钟信号进行传输；而异步传输方式则不需要时钟信号，数据的传输是根据数据帧的起始和停止位进行的。 总的来说，串行通信的工作原理是通过逐位传输数据，通过数据传输线路、数据传输方式、数据帧结构、数据传输协议等多个方面的配合，实现数据的传输和通信。串行通信在计算机、通信、工业控制等领域广泛应用，是现代电子设备数据传输的重要方式。

串行通信概念

所谓“串行通信”是指外设和计算机间使用一根数据信号线(另外需要地线,可能还需要控制线),数据在一根数据信号线上一位一位地进行传输，每一位数据都占据一个固定的时间长度。如图1-1所示。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，当然，其传输速度比并行传输慢。

由于CPU与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有“接收移位寄存器”（串→并）和“发送移位寄存器”（并→串）。典型的串行接口的结构如1-2所示。

在数据输入过程中，数据1位1位地从外设进入接口的“接收移位寄存器”，当“接收移位寄存器”中已接收完1个字符的各位后，数据就从“接收移位寄存器”进入 “数据输入寄存器”。CPU从“数据输入寄存器”中读取接收到的字符。（并行读取，即D7~D0同时被读至累加器中）。“接收移位寄存器”的移位速度由“ 接收时钟”确定。

在数据输出过程中，CPU把要输出的字符（并行地）送入“数据输出寄存器”，“数据输出寄存器”的内容传输到“发送移位寄存器”，然后由“发送移位寄存器”移位，把数据1位1位地送到外设。“发送移位寄存器”的移位速度由“发送时钟”确定。

接口中的“控制寄存器”用来容纳CPU送给此接口的各种控制信息，这些控制信息决定接口的工作方式。

“状态寄存器”的各位称为“状态位”，每一个状态位都可以用来指示数据传输过程中的状态或某种错误。例如，用状态寄存器的D5位为“1”表示“数据输出寄存器”空，用D0位表示“数据输入寄存器满”，用D2位表示“奇偶检验错”等。

能够完成上述“串<- ->并”转换功能的电路，通常称为“通用异步收发器”（UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550．

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SPI：高速同步串行口。3～4线接口，收发独立、可同步进行

单片机中串行通信的三种类型

在单片机的世界里，串行通信就像一条小小的高速公路，将各种数据在不同的部件之间传递。它的基本任务就是让不同的设备能够互相“聊天”，共享信息。想象一下，如果没有串行通信，单片机和外设之间就像被厚厚的墙隔开了，彼此难以沟通。因此，了解串行通信的三种主要类型非常重要。下面，我们就来聊聊这些串行通信的类型吧！

1. 异步串行通信

1.1 什么是异步串行通信？

异步串行通信，顾名思义，就是在数据传输的时候，双方并不需要保持同步。说白了，就是两头在做各自的事情，偶尔通过约定的信号来“打招呼”。就像你和朋友在微信上聊天，不需要时时刻刻保持在线，偶尔发个消息就行了。 。

1.2 异步串行通信的工作原理

在这种通信方式中，数据被拆分成一串串的字节，每个字节都会被加上一个起始位和一个停止位。起始位告诉接收方：“嘿，数据来了！”而停止位则是“这条消息完了！”的信号。这就像在你发短信时，在开始和结束的时候都留个标记，让对方知道你的信息什么时候开始和结束。

1.3 异步串行通信的应用

这种通信方式应用非常广泛，比如我们常用的UART（通用异步收发传输器）就属于这个类别。UART在我们的生活中几乎无处不在，从电脑的串口到一些简单的传感器都用得上它。

2. 同步串行通信

2.1 什么是同步串行通信？

同步串行通信和异步串行通信有点像“有组织的队伍”，双方在数据传输的过程中要保持同步。就是说，你发数据的时候，对方也要准备好接收数据，这就像排队一样，大家都得按顺序来。

2.2 同步串行通信的工作原理

在同步通信中，除了数据本身，还需要一个额外的时钟信号来确保数据的准确传输。可以把时钟信号看作是“指挥棒”，它帮助双方协调一致地进行数据传输。想象一下在舞台上表演的舞者，大家都得跟着同一个节拍才能跳得整齐划一。

2.3 同步串行通信的应用

同步串行通信的速度通常比异步串行通信快，因为它减少了数据传输过程中的额外开销。常见的同步串行通信协议包括SPI（串行外设接口）和I2C（集成电路间接口）。这些协议在处理复杂的数据传输任务时特别有效，比如在高速数据采集和处理方面。