1757-SRM 串口通信的基本概念

一 并行通信与串行通信

   1757-SRM 终端与其他设备（如其他终端、计算机和外部设备）通过数据传输进行通信。数据传输可以通过两种方式进行，即并行通信和串行通信。

１．并行通信

在计算机和终端之间的数据传输通常是靠电缆或信道上的电流或电压变化实现的。如果一组数据的各数据位在多条线上同时被传送，这种传输被称为并行通信，如图１所示。

并行数据传送的特点是：各数据位同时传送，传送速度快、速率高，多用在实时、快速的场合。

   1757-SRM 并行传送的数据宽度可以是1位～128位，甚至更宽，但是有多少数据位就需要多少根数据线，因此传送的成本高。在集成电路芯片的内部，同一插件板上各部件之间，同一机箱内各插件板之间的数据传送都是并行的。

并行数据传送只适用于近距离的通信，通常小于30CM。

２．串行通信

1757-SRM 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，如图２所示。

   1757-SRM 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率比并行通信慢得多，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。RS-232的通信距离一般为15米，波仕电子的RS-232可以达到500米（产品型号EX232）以上。RS-485的通信距离一般为1200米，波仕电子可以做到1800米（产品型号：485C、485A)甚至4800米（产品型号：G485EX）。

二  串行通信工作模式

   通过单线传输信息是串行数据通信的基础。数据通常是在两个站（点对点）之间进行传送，按照数据流的方向可分成3种传送模式：单工、半双工、全双工。

１．单工形式：早期的电流环

单工形式的数据传送是单向的。通信双方中，一方固定为发送端，另一方则固定为接收端。信息只能沿一个方向传送，使用一根传输线，如图３所示。

   单工形式一般用在只向一个方向传送数据的场合。如计算机与打印机之间的通信是单工形式，因为只有计算机向打印机传送数据，而没有相反的数据传送。还有在某些通信信道中，如单工无线发送等。

２．半双工形式：RS-485

半双工通信使用同一根传输线，即可发送数据又可接收数据，但不能同时发送和接收。在任何时刻只能由其中的一方发送数据，另一方接收数据。因此半双工形式即可以使用一条数据线，也可以使用两条数据线，如图４所示。

半双工通信中每端需有一个收/发切换电子开关，通过切换来决定数据向哪个方向传输。因为有切换，所以会产生时间延迟，信息传输效率低些。但是对于像打印机这样单方向传输的外围设备，用半双工方式就能满足要求了，不必采用全双工方式，可省一根传输线。

波仕电子的RS-232/RS-485转换器使用了独特的零延时自动收发转换技术，直接从RS-485信号中用硬件方法提取收发切换控制信号，并且具备零延时的性能。零延时指收发切换过程转变时间为0，在使用时与RS-232通信一样。

３．全双工形式：RS-232、RS-422

全双工数据通信分别由两根可以在两个不同的站点同时发送和接收的传输线进行传送，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，如图５所示。

   在全双工方式中，每一端都有发送器和接收器，有两条传送线，可在交互式应用和远程监控系统中使用，信息传输效率较高。

三  异步传输与同步传输

串行传输中，数据是一位一位按照到达的顺序依次传输的，每位数据的发送和接收都需要时钟来控制。发送端通过发送时钟确定数据位的开始和结束，接收端需要在适当的时间间隔对数据流进行采样来正确的识别数据。接收端和发送端必须保持步调一致，否则数据传输就会出现差错。为了解决以上问题，串行传输可采用以下两种方法：异步传输和同步传输。

异步传输

异步传输方式中，字符是数据传输单位。在通信的数据流中，字符间异步，字符内部各位间同步。异步通信方式的“异步”主要体现在字符与字符之间通信没有严格的定时要求。异步传送中，字符可以是连续地、一个个地发送，也可以是不连续地，随机地进行单独发送。在一个字符格式的停止位之后，立即发送下一个字符的起始位，开始一个新的字符的传输，这叫做连续的串行数据发送，即帧与帧之间是连续的。断续的串行数据传送是指在一帧结束之后维持数据线的“空闲”状态，新的起始位可在任何时刻开始。一旦传送开始，组成这个字符的各个数据位将被连续发送，并且每个数据位持续的时间是相等的。接收端根据这个特点与数据发送端保持同步，从而正确地恢复数据。收/发双方则以预告约定的传输速率，在时钟的作用下，传送这个字符中的每一位。

同步传输

在同步传输方式中，比特块以稳定的比特流的形式传输，数据被封装成更大的传输单位，称为帧。每个帧中含有多个字符代码，而且字符代码与字符代码之间没有间隙以及起始位和停止位。和异步传输相比，数据传输单位的加长容易引起时钟漂移。为了保证接收端能够正确地区分数据流中的每个数据位，收发双主必须通过某种方法建立起同步的时钟。可以在发送器和接收器之间提供一条独立的时钟线路，由线路的一端（发送器或者接收器）定期地在每个比特时间中向线路发送一个短脉冲信号，另一端则将这些有规律的脉冲作为时钟。这种技术在短距离传输时表现良好，但在长距离传输中，定时脉冲可能会和信息信号一样受到破坏，从而出现定时误差。另一种方法是通过采用嵌有时钟信息的数据编码位向接收端提供同步信息。