introduktion

seriel kommunikation er den mest anvendte tilgang til overførsel af information mellem databehandlingsudstyr og perifert udstyr. Generelt betyder kommunikation udveksling af information mellem enkeltpersoner gennem skriftlige dokumenter, verbale ord, lyd-og videoundervisning.

hver enhed kan det være din personlige computer eller mobil kører på seriel protokol. Protokollen er den sikre og pålidelige form for kommunikation, der har et sæt regler adresseret af kildeværten (afsenderen) og destinationsværten (modtageren). For at få en bedre indsigt har jeg forklaret begrebet seriel kommunikation.i indlejret system er seriel kommunikation måden at udveksle data ved hjælp af forskellige metoder i form af seriel digital binær. Nogle af de velkendte grænseflader, der anvendes til dataudveksling, er RS-232, RS-485, I2C, SPI osv.

Hvad er seriel kommunikation?

i seriel kommunikation er data i form af binære impulser. Med andre ord kan vi sige, at binær repræsenterer en logik høj eller 5 volt, og nul repræsenterer en logik lav eller 0 volt. Seriel kommunikation kan tage mange former afhængigt af typen af transmissionstilstand og dataoverførsel. Transmissionstilstandene er klassificeret som simpleks, halv dupleks og fuld dupleks. Der vil være en kilde (også kendt som en afsender) og destination (også kaldet en modtager) for hver transmissionstilstand.

Simpleksmetoden er en envejskommunikationsteknik. Kun en klient (enten afsenderen eller modtageren er aktiv ad gangen). Hvis en afsender sender, kan modtageren kun acceptere. Radio-og tv-transmission er eksempler på simplekstilstand.

i halv Duplekstilstand er både afsender og modtager aktive, men ikke ad gangen, dvs.hvis en afsender sender, kan modtageren acceptere, men kan ikke sende og omvendt. Et godt eksempel er internettet. Hvis en klient (laptop) sender en anmodning om en hjemmeside, behandler serveren applikationen og sender oplysningerne tilbage.

den fulde Duplekstilstand er meget udbredt kommunikation i verden. Her kan både afsender og modtager sende og modtage på samme tid. Et eksempel er din smartphone.

ud over transmissionstilstandene skal vi overveje endianness og protokoldesign af værtscomputeren (afsender eller modtager). Endianness er måden at gemme dataene på en bestemt hukommelsesadresse. Afhængigt af datajusteringen klassificeres endian som

• Little Endian og
• Big Endian.

Tag dette eksempel for at forstå begrebet endianness. Antag, at vi har en 32-bit seksadecimal data ABCD87E2. Hvordan gemmes disse data i hukommelsen? For at få en klar ide har jeg forklaret forskellen mellem Little Endian og Big Endian.

dataoverførsel kan ske på to måder. Det er seriel kommunikation og parallel kommunikation. Seriel kommunikation er en teknik, der bruges til at sende data bit For bit ved hjælp af en to-ledninger dvs.sender (Afsender) og modtager.

for eksempel vil jeg sende en 8-bit binær data 11001110 fra senderen til modtageren. Men, hvilken bit går først ud? Mest signifikante Bit-MSB (7.bit) eller mindst signifikante Bit – LSB (0. Bit). Det kan vi ikke sige. Her overvejer jeg, at LSB bevæger sig først (for lille Endian).

fra ovenstående diagram, for hver urpuls; senderen sender en enkelt bit data til modtageren.

Parallel kommunikation bevæger sig 8,16 eller 32 bit data ad gangen. Printere og røntgenmaskiner bruger parallel kommunikation til hurtigere dataoverførsel.

forskel mellem seriel og Parallel kommunikation

seriel kommunikation sender kun en bit ad gangen. så disse kræver færre I / O (input-output) linjer. Derfor besætter mindre plads og mere modstandsdygtig over for cross-talk. Den største fordel ved seriel kommunikation er, at prisen på hele det indlejrede system bliver billigt og overfører Informationen over en lang afstand. Seriel overførsel bruges i DCE (Datakommunikationsudstyr) enheder som et modem.

i parallel kommunikation sendes en del data (8,16 eller 32 bit) ad gangen. Så hver bit data kræver en separat fysisk I / O-linje. Fordelen ved parallel kommunikation er, at den er hurtig, men dens ulempe er, at den bruger mere Antal I/O (input-output) linjer. Parallel overførsel bruges i PC (personlig computer) til sammenkobling af CPU (central processing unit), RAM (random access memory), modemer, lyd, video og netværksudstyr.

Bemærk: Hvis dit integrerede kredsløb eller processor understøtter mindre mængde Input/Output-stifter, er det bedre at vælge seriel kommunikation

for nem forståelse, her er sammenligningen af seriel og parallel kommunikation.

seriel kommunikation
sender data bit for bit med en urpuls	overfører en del data ad gangen
kræver en ledning til at transmittere dataene	kræver ‘n’ antal linjer til transmission af ‘n’ bit
kommunikationshastigheden er langsom	kommunikationshastigheden er hurtig
kommunikationshastigheden er hurtig
installationsomkostninger er lave	installationsomkostninger er høje
foretrukket til langdistancekommunikation	brugt til kortdistancekommunikation
Eksempel: Computer til Computer	Computer til multifunktionsprinter

Ursynkronisering

for effektiv drift af serielle enheder er uret den primære kilde. Fejl i uret kan føre til uventede resultater. Ursignalet er forskelligt for hver seriel enhed, og det er kategoriseret som synkron protokol og asynkron protokol.

synkron seriel grænseflade

alle enheder på synkron seriel grænseflade bruge enkelt CPU bus til at dele både ur og data. På grund af denne kendsgerning er dataoverførsel hurtigere. Fordelen er, at der ikke vil være nogen uoverensstemmelse i baud-Sats. Desuden kræves færre I / O (input-output) linjer for at interface komponenter. Eksempler er I2C, SPI osv.

asynkron seriel grænseflade

den asynkrone grænseflade har ikke et eksternt ursignal, og det er afhængig af fire parametre, nemlig

1. Baud rate control
2. datastrømskontrol
3. Transmission og modtagelseskontrol
4. fejlkontrol.

asynkrone protokoller er egnede til stabil kommunikation. Disse bruges til langdistanceapplikationer. Eksempler på asynkrone protokoller er RS-232, RS-422og RS-485.

hvordan seriel kommunikation fungerer?

avanceret CPU såsom mikrocontroller og mikroprocessor gør brug af seriel kommunikation til at kommunikere med den eksterne verden såvel som på chip-perifere enheder. For at blive fortrolig, lad os tage et simpelt eksempel. For Antag, du vil sende en fil til stede i din bærbare computer til smartphone. Hvordan ville du sende? Sandsynligvis ved hjælp af Bluetooth eller trådløs protokol, højre.

så her er trinene til at etablere den serielle kommunikation

1. Tilføj forbindelsen.

i det første trin søger din bærbare computer efter enheder i nærheden af 100m og viser de fundne enheder. Denne proces kaldes ofte roaming.

1. Vælg den enhed, du vil kommunikere.

for at oprette forbindelse til din mobil skal parringen udføres. Standardkonfigurationen findes allerede i programmet. Så ingen grund til at konfigurere baud sats manuelt. Ud over dette er der fire ukendte regler. De er baud rate, data bit valg (indramning), start-stop bit og paritet.

# 1 Hvad er Baud rate?

baudhastighed er hastigheden for overførsel af data fra senderen til en modtager i form af bits pr. Nogle af standard baud satser er 1200, 2400, 4800, 9600, 57600.

Du skal indstille den samme baudrate på begge sider (mobil og bærbar computer).

Bemærk: jo højere en baudhastighed, flere data kan overføres på mindre tid.

Jeg anbefaler dog at bruge op til 115200 som en sikker grænse på grund af uoverensstemmelse mellem prøveudtagningsfrekvensen ved modtagerenden.

# 2 Framing

Framing viser, hvor mange Databits du vil sende fra værtsenheden (bærbar computer) til mobil (modtager). Er det 5, 6, 7 eller 8 bits? For det meste foretrækkes mange enheder, 8 bits. Efter valg af8-bit data chunk, endianness skal aftales af afsenderen og modtageren.

# 3 synkronisering

sender føjer synkroniseringsbit (1 startbit og 1 eller 2 stopbit) til den oprindelige dataramme. Synkroniseringsbit hjælper modtageren med at identificere starten og slutningen af dataoverførslen. Denne proces er kendt som asynkron dataoverførsel.

# 4 fejlkontrol

datakorruption kan ske på grund af ekstern støj i modtagerenden. Den eneste løsning for at få det stabile output er at kontrollere pariteten.

hvis de binære data indeholder et lige antal 1 ‘er, er det kendt som lige paritet, og paritetsbit er indstillet til’1’. Hvis de binære data indeholder et ulige antal 1 ‘er, kaldes det ulige paritet, og nu er paritetsbit indstillet til’0’.

asynkrone serielle protokoller

det mest almindelige spørgsmål, der kommer til at tænke på, når du begynder at arbejde på det indlejrede system, er hvorfor bruge asynkrone protokoller?

• at bevæge sig rundt i informationen på længere afstand og
• for mere pålidelig dataoverførsel.

Nogle af de asynkrone kommunikationsprotokoller er:

RS-232 protokol

• RS232 er den første serieprotokol, der bruges til at forbinde modemer til telefoni. RS står for anbefalet Standard, og nu er det ændret til VVM (Electronic Industries Alliance ) / TIA ( Telecommunication Industry Association).
• det bruges også i Modem, mus og CNC (computered numerical computing) maskiner. Du kan kun tilslutte en enkelt sender til en enkelt modtager.
• det understøtter fuld duplekskommunikation og tillader baudhastighed op til 1 Mbps.
• kabellængde er begrænset til 50 fod.

som du ved, er de data, der er gemt i hukommelsen, i form af bytes. Du er måske i tvivl om, hvordan konverteres de byte-kloge data til binære bits? Svaret er en seriel port.

den serielle port har en intern chip kaldet UART. UART er et akronym for universel asynkron Modtagersender, der konverterer parallelle data (byte) til den bitvise serielle form.

RS-232 ledningsforbindelse

RS232 seriel port har ni ben, mandlige eller kvindelige type modeller. RS 232C seriel kommunikation interface er den senere version af RS232.

alle de funktioner, der findes i RS232, findes i RS232C-modellen, bortset fra at den har 25 ben. Ud af 25 eller 9 stifter bruger vi kun tre stifter til tilslutning af terminalenheder.

RS422 Interface

Vi kan kun overføre data op til 1mpbs grænse ved hjælp af RS232. For at overvinde dette problem kommer RS422 ind i billedet. RS422 er en multi-drop seriel grænseflade. vi kan forbinde ti sendere til 10 modtagere ad gangen ved hjælp af den enkelte bus. Den sender data ved hjælp af to snoet par kabler ( differential konfiguration). Kabellængden er 4000 fod med en baudhastighed på 10 Mbps.

RS485 Interface

RS485 er branchens foretrukne protokol. I modsætning til RS422 kan du forbinde 32 linjedrivere og 32 modtagere i en differentieret konfiguration. Senderen kaldes også Line driver. Imidlertid er kun en sender aktiv ad gangen.

Bemærk: For både RS232 og RS485 skal du afslutte forbindelsen manuelt.

1-Ledningsprotokol

en ledning ligner I2c-protokollen. Men forskellen er, at en ledningsprotokol bruger en enkelt datalinje og jord. Det kræver intet ursignal, og slaverne er uret ved hjælp af intern krystaloscillator. Det giver halv duplekskommunikation.

en ledning bruger 64-bit adresseringsplan. Fordelen ved en trådgrænseflade er, at den understøtter langdistancekommunikation med lave omkostninger. Men ulempen er dens hastighed er mindre.

asynkrone kablede protokoller er velegnede til langdistancekommunikation. Der er dog en ulempe, der giver mulighed for synkrone serielle grænseflader.

ulempen er, at hvis der er behov for at forbinde flere sendere og modtagere, går installationsomkostningerne højt.

synkrone serielle protokoller

synkrone kommunikationsprotokoller er de bedste ressourcer til perifere enheder ombord. Fordelen er, at du kan interface flere enheder på den samme bus. Nogle af de synkrone protokoller er I2C, SPI, CAN og LIN.

I2C-protokol

I2c (Inter-integrated circuit) er en tovejsprotokol med to ledninger, der bruges til udveksling af data mellem forskellige enheder på den samme bus. I2c bruger 7 bit eller 10-bit adresse gør det muligt at forbinde op til 1024 enheder. Men det kræver ur signal til at generere start og stop betingelser. Fordelen er, at det giver dataoverførsel ved 400 kbps. Det er velegnet til kommunikation ombord.

SPI Protocol

SPI (Serial peripheral interface) protocol send og modtag data i en kontinuerlig strøm uden afbrydelse. Denne protokol anbefales til highspeed datakommunikation er påkrævet. Den maksimale hastighed, den kan give, er 10 Mbps.

I modsætning til I2C har SPI 4 ledninger. De er MOSI (Master out slave in), MISO (Master in slave out), ur og Slave vælg signal. Teoretisk set kan vi forbinde ubegrænset antal slaver og praktisk det afhænger af belastningen kapacitans af bussen.

CAN Protocol

denne protokol er dedikeret til køretøjssystemer eller biler. Det er en meddelelsesorienteret protokol, der bruges til multipleks elektriske ledninger for at spare kobberet. Det er en multi-master multi serial bus, der bruges i applikationer som automatisk start/stop af køretøjer, kollisionsundgåelsessystemer osv.

USB

USB-interface er det bedste alternativ til serielle eller parallelle porte. Dataoverførslen forbundet med USB-porte er ret hurtigere end den serielle og parallelle grænseflade. USB understøtter hastigheder fra 1,5 Mbps (USB 1.0) til 4,8 Gbps (USB 3.0). I dag bruger de fleste af de indlejrede enheder USB OTG (on the Go programmering) teknik til dumping af sekskantfilen til mikrocontrolleren.

mikrobølge

mikrobølge er en seriel kommunikationsprotokol med tre ledninger. Den har en seriel I/O-port på mikrocontrolleren til grænseflade med perifere chips. Det understøtter hastighed op til 3 Mbps. Det er hurtigere end I2C og delmængde af SPI-protokollen.

konklusion

seriel kommunikation er den afgørende del inden for elektronik og indlejrede systemer. Dataoverførselshastigheden er kritisk, hvis to enheder ønsker at udveksle information på den samme bus. Derfor er det nødvendigt at vælge en gyldig seriel protokol til enhver applikation.

Læs også: Hvad er indlejret System, og hvordan det fungerer?