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一、串行传输
1.1 基本概念
串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上,以每次一
个二进制的 0、1 为最小单位逐位进行传输。
串行数据传送的特点是:数据传送按位顺序进行,最少只需要一根传输线即可完成,节
省传输线。与并行通信相比,串行通信还有较为显著的优点:传输距离长,可以从几米到几
千米;在长距离内串行数据传送速率会比并行数据传送速率快;串行通信的通信时钟频率容
易提高;串行通信的抗干扰能力十分强,其信号间的互相干扰完全可以忽略。但是串行通信
传送速度比并行通信慢得多,并行通信时间为 T,则串行时间为 NT。正是由于串行通信的接
线少、成本低,因此它在数据采集和控制系统中得到了广泛的应用,产品也多种多样。
串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。
(1)波特率:实际上就是传输速度,它表示每秒钟传送的 bit 的个数。当我们提到时
钟周期时,我们就是指波特率。波特率可以远远大于这些值,但是波特率和距离成反比。
(2)数据位:这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包,实际的
数据不会是 8 位的,标准的值是 5、7 和 8 位。如何设置取决于你想传送的信息。比如,标
准的 ASCII 码是 0~127(7 位)。扩展的 ASCII 码是 0~255(8 位)。如果数据使用简单的
文本(标准 ASCII 码),那么每个数据包使用 7 位数据。每个包是指一个字节,包括开始/
停止位,数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取,术语“包”指任何
通信的情况。
(3)停止位:用于表示单个包的最后一位。典型的值为 1,1.5 和 2 位。由于数据是在
传输线上定时的,并且每一个设备有其自己的时钟,很可能在通信中两台设备间出现了小小
的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束,并且提供计算机校正时钟同步的机会。适
用于停止位的位数越多,不同时钟同步的容忍程度越大,但是数据传输率同时也越慢。
(4)奇偶校验位:在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式:偶、奇、高
和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况,串口会设置校验位(数据位后
面的一位),用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如,如果数据是 011,
那么对于偶校验,校验位为 0,保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验,校验位位 1,
这样就有 3 个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据,简单置位逻辑高或者逻辑低校验。
这样使得接收设备能够知道一个位的状态,有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输
和接收数据是否不同步。