什么是串行通信？

发布时间：2012-06-30 阅读量：3259 来源: 我爱方案网作者:

据芸希小编的了解，串行通信其实就是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。其只需要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别使用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。下面我们分几个步骤去了解什么是串行通信

一.串行通信概述

     在通信领域内，有两种数据通信方式：并行通信和串行通信。随着计算机网络化和微机分级分布式应用系统的发展，通信的功能越来越重要。
     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。

二.串行通信的分类

    １．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。
   接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑"0"（即字符帧起始位）时，确定发送端已开始发送数据，每当接收端收到字符帧中的停止位时，就知道一帧字符已经发送完毕。异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为开始位和停止位的开销所占比例较大）。

三.串行通信的特点如下
　　
1、节省传输线，这是显而易见的。尤其是在远程通信时，此特点尤为重要。这也是串行通信的主要优点。数据传送效率低。与并行通信比，这也这是显而易见的。这也是串行通信的主要缺点。其数据的传送按位顺序进行　，最少只需要一根传输线即可完成，成本低，但速度慢。　
　2、计算机与远程终端或终端之间的数据通常都是串行的串行数据传送的距离可以从几米到几千公里。而并行通信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要有多少根数据线，因此传送成本高。

四.串行的调频方式
　　
频率调制方式是用两种不同的频率分别表示二进制中的逻辑1和逻辑0，通常使用曼彻斯特编码标准和堪萨斯城标准。　　①曼彻斯特编码标准，它的数据形式如图8.3所示。这种标准兼有电平变化和频率变化来表示二进制数的0和1。从图中可看出。每当出现一个新的二进制位时，就有一个电平跳变。如果该位是逻辑1，则在中间还有一个电平跳变；而逻辑0仅有位边沿跳变。所以逻辑1的频率比逻辑0的频率大一倍。曼彻斯特编码标准通常用在两台计算机之间的同步通信。　　串行通信　　② 堪萨斯城标准，它的数据形式如图8.4所示。它用频率为1200Hz中的4个周期表示逻辑0；而用频率为2400Hz中的8个周期表示逻辑1。

串行通信的调幅方式

串行数据在传输时通常采用调幅（AM）和调频（FM）两种方式传送数字信息。远程通信时，发送的数字信息，如二进制数据，首先要调制成模拟信息。幅度调制是用某种电平或电流来表示逻辑“1”，称为传号（mark）；而用另一种电平或电流来表示逻辑“0”，称为空号（space）。出现在传输线上的mark/space的串行数据形式。

                           调幅方式图

五.串行数字编码方式

   ⑴ NRZ 编码　　NRZ 编码又称为不归零编码，常用正电压表示“1”，负电压表示“0”，而且在一个码元时间内，电压均不需要回到零。其特点是全宽码，即一个码元占一个单元脉冲的宽度. 　
   　⑵曼彻斯特（Manchester)编码在曼彻斯特编码中，每个二进制位（码元）的中间都有电压跳变。用电压的正跳变表示“0”，电压的负跳变表示“1”。由于跳变都发生在每一个码元的中间位置（半个周期），接收端就可以方便地利用它作为同步时钟，因此这种曼彻斯特编码又称为自同步曼彻斯特编码。目前最广泛应用的局域网—以太网，在数据传输时就采用这种数字编码。
　　⑶ 微分曼彻斯特编码这种编码是曼彻斯特编码的一种修改形式，其不同之处时：用每一位的起始处有无跳变来表示“0”和“1”，若有跳变则为“0”，无跳变则为“1”；而每一位中间的跳变只用来作为同步的时钟信号，所以它也是一中自同步编码,同步曼彻斯特编码和微分曼彻斯特编码的每一位都是用不同电平的两个半位来表示的，因此始终保持直流的平衡。不会造成直流的累积。

六.使用形式通常有四种标准

     使用mark/space形式通常有四种标准，60mA电流环标准、20mA电流环标准、RS-232标准和TTL标准。
1. 60mA电流环标准。线路中存在60mA电流表示逻辑1，不存在60mA电流表示逻辑0。
2. 20mA电流环标准。线路中存在20mA电流表示逻辑1，不存在20mA电流表示逻辑0。
3. RS-232标准：用-5V— -15V之间的任意电平表示逻辑“1” ；用+5V — +15V电平表示逻辑“0”，这里采用的是负逻辑。
4. TTL标准：用+5V电平表示逻辑“1”；用0V电平表示逻辑“0”，这里采用的是正逻辑。

七.串行通信的数据传输速率

    数据传输率是指单位时间内传输的信息量。它可分为两种表示方式：比特率（RB）和波特率(Rb)。比特率是用单位时间内传输的二进制代码的有效位（bit）数来表示，又称码率、数据带宽。波特率是指每秒传输的符号数，若每个符号所含的信息量为1比特，则波特率等于比特率。

八.串行通信的数据传输方式

   在串行通信中，数据是在两个站之间传送的。按照数据传送方向，串行通信可分为单工、半双工和全双工。
1.在单工方式下，通信线的一端接发送器，他们形成单向连接，只允许数据按照一个固定的方向传送。
2.在半双工方式下，系统中的每个通信设备都由一个发送器和一个接收器组成，通过收发开关接到通信线上。在这种方式下，数据能够实现双方向传送，但任何时刻只能由其中的一方发送数据，另一方接收数据。
3.在全双工方式下，不同于半双工方式下数据的交替发送和接收，而是同是发送和接收。全双工通信系统的每端都含有发送器和接收器，数据可以同时在两个方向上传送。

串行通信数据图

九.相关领域的应用

     EIA-232、EIA-422与EIA-485标准等串行通信技术应用很广，如录像机、计算机以及许多工业控制设备上都配备有EIA－232串行通信接口。　　USB接口应用较为广泛。人们在市场上可以看到，每一款计算机主板都带有不少于2个USB接口，USB打印机、USB调制解调器、USB鼠标、USB音箱、USB存储器等产品越来越多，USB接口已经占据了串行通信技术的垄断地位。　
  　目前支持IEEE 1394的产品有台式计算机、笔记本电脑、高精度扫描仪、数字视频(DV)摄影机、数码音箱(SA2.5)、数码相机等。