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單片機串行通訊與并行通訊的區別(轉)

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樓主
發表于 2017-3-17 16:51:05 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
串行通訊一條信息的各位數據被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。串行通訊的特點是:數據位傳送,傳按位順序進行,最少只需一根傳輸線即可完成,成本低但送速度慢。串行通訊的距離可以從幾米到幾千米。 根據信息的傳送方向,串行通訊可以進一步分為單工、半雙工和全雙工三種。信息只能單向傳送為單工;信息能雙向傳送但不能同時雙向傳送稱為半雙工;信息能夠同時雙向傳送則稱為全雙工。 串行通訊又分為異步通訊和同步通訊兩種方式。在單片機中,主要使用異步通訊方式。 串行通訊中,兩個設備之間通過一對信號線進行通訊,其中一根為信號線,另外一根為信號地線,信號電流通過信號線到達目標設備,再經過信號地線返回,構成一個信號回路。

初級讀者會產生疑問:為何不讓信號電流從電源地線返回?答案:公共地線上存在各種雜亂的電流,可以輕而易舉地把信號淹沒。因此所有的信號線都使用信號地線而不是電源地線,以避免干擾。 這一對信號線每次只傳送1bit(比特)的信號,比如1Byte(字節)的信號需要8次才能發完。傳輸的信號可以是數據、指令或者控制信號,這取決于采用的是何種通訊協議以及傳輸狀態。串行信號本身也可以帶有時鐘信息,并且可以通過算法校正時鐘。因此不需要額外的時鐘信號進行控制。 并行通訊中,基本原理與串行通訊沒有區別。只不過使用了成倍的信號線路,從而一次可以傳送更多bit的信號。

并行通訊通常可以一次傳送8bit、16bit、32bit甚至更高的位數,相應地就需要8根、16根、32根信號線,同時需要加入更多的信號地線。比如傳統的PATA線路有40根線,其中有16根信號線和7根信號地線,其他為各種控制線,一次可以傳送2Byte的數據。并行通訊中,數據信號中無法攜帶時鐘信息,為了保證各對信號線上的信號時序一致,并行設備需要嚴格同步時鐘信號,或者采用額外的時鐘信號線。 通過串行通訊與并行通訊的對比,可以看出:串行通訊很簡單,但是相對速度低;并行通訊比較復雜,但是相對速度高。更重要的是,串行線路僅使用一對信號線,線路成本低并且抗干擾能力強,因此可以用在長距離通訊上;而并行線路使用多對信號線(還不包括額外的控制線路),線路成本高并且抗干擾能力差,因此對通訊距離有非常嚴格的限制。歷史最早的計算機設備之間全部采用串行接口,比如硬盤接口、打印機接口、通訊端口等等。那時候都是分立元件的電路設計,如果采用并行接口,元件的數量和占用的空間將成倍增長。比如一個8bit并行線路的接口元件數量將是串行線路的8倍(你得為每根信號線配置一套接收電路)。這個時期的數據通訊只能是非常簡單而低速的。 但是集成電路技術的出現帶來了一個轉變,當大量元件可以集成到一個小小的芯片上時,并行通訊變得廉價而方便了。不論是8bit、16bit還是更高位數的并行線路,只需要一個并行接口芯片就可以處理,這比一個處理串行通訊的芯片成本高不到哪里去。與串行通訊相比,并行通訊在同樣的工作頻率下,通訊速度就可以整倍提高。因此適應了當時計算機設備發展的需要,硬盤、打印機等速度較快的設備開始使用并行通訊,PATA、SCSI、Parallel Port成為最為流行的并行通訊接口,被大眾所熟知。不過并行線路固有的一些缺點仍然限制了并行通訊的應用范圍,至于超高速通訊和長距離通訊方面,由于線路成本比接口成本要重要得多,因此一直都是串行通訊的應用領域。 除了并行通訊具有速度優勢以外,串行通訊自身也有一個問題。在計算機內部,數據往往都是并行方式傳送的,當采用串行方式與外界通訊時必須經過串/并轉換處理。在早期集成電路規模較小的時代,串/并轉換電路的處理能力十分有限,因此串行通訊的速度無法提高。隨著如今集成技術的發展,邏輯電路的集成能力大大提高,甚至超過了IO連接單元的集成水平,從而逐步解決了串/并轉換速度的限制。另一方面,現在集成邏輯處理電路的成本也比IO連接單元更便宜,因此串行通訊再次顯示出它的優勢。如果說集成電路技術一度幫助并行通訊流行起來,那么現在的高度集成水平則幫助串行通訊重返主流應用領域。轉載“玩轉單片機”





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