Johdanto

sarjaliikenne on yleisimmin käytetty tapa siirtää tietoa tietojenkäsittelylaitteiden ja oheislaitteiden välillä. Yleensä viestintä tarkoittaa henkilöiden välistä tiedonvaihtoa kirjallisten asiakirjojen, suullisten sanojen sekä ääni-ja videotuntien avulla.

jokainen laite voi olla henkilökohtainen tietokone tai mobiili toimii sarjaprotokollalla. Protokolla on turvallinen ja luotettava viestintämuoto, jossa on joukko sääntöjä, joita lähdeis-isäntä (lähettäjä) ja kohdeis-isäntä (vastaanottaja) käsittelevät. Saadakseni paremman käsityksen, olen selittänyt käsitteen sarjallinen viestintä.

sulautetussa järjestelmässä Sarjaviestintä on tapa vaihtaa tietoja eri menetelmillä sarjallisen digitaalisen binäärin muodossa. Joitakin tunnettuja tiedonsiirtoon käytettyjä rajapintoja ovat RS-232, RS-485, I2C, SPI jne.

mitä on Sarjaviestintä?

sarjaviestinnässä data on binääripulssien muodossa. Toisin sanoen, voimme sanoa binäärinen yksi edustaa logiikkaa korkea tai 5 volttia, ja nolla edustaa logiikkaa alhainen tai 0 volttia. Sarjaliikennettä voi olla monenlaista riippuen lähetystavasta ja tiedonsiirrosta. Siirtotilat luokitellaan simplex, Half Duplex, ja Full Duplex. On lähde (tunnetaan myös lähettäjänä) ja määränpää (kutsutaan myös vastaanottajaksi) kullekin lähetystavalle.

Simplex-menetelmä on yksisuuntainen tietoliikennetekniikka. Vain yksi asiakas (joko lähettäjä tai vastaanottaja on aktiivinen kerrallaan). Jos lähettäjä lähettää, vastaanottaja voi vain hyväksyä. Radio-ja televisiolähetykset ovat esimerkkejä simplex-tilasta.

Half Duplex-tilassa sekä lähettäjä että vastaanottaja ovat aktiivisia, mutta eivät kerrallaan, eli jos lähettäjä lähettää, vastaanottaja voi hyväksyä, mutta ei voi lähettää ja päinvastoin. Hyvä esimerkki on internet. Jos asiakas (kannettava tietokone) lähettää pyynnön web-sivun, web-palvelin käsittelee sovelluksen ja lähettää takaisin tiedot.

Full Duplex-tila on maailmalla laajalti käytetty tietoliikenne. Tässä sekä lähettäjä että vastaanottaja voivat lähettää ja vastaanottaa samanaikaisesti. Esimerkki on älypuhelin.

siirtomuotojen lisäksi on otettava huomioon isäntätietokoneen (lähettäjän tai vastaanottajan) endianssisuus ja protokollasuunnittelu. Endianess on tapa tallentaa tiedot tiettyyn muistiosoitteeseen. Tietojen linjauksesta riippuen endian luokitellaan

• pikku-Endianiksi ja
• Iso-Endianiksi.

ota tämä esimerkki ymmärtääksesi loppiaisuuden käsitteen. Oletetaan, meillä on 32-bittinen heksadesimaalinen data ABCD87E2. Miten tämä tieto tallennetaan muistiin? Saadakseni selkeän käsityksen, olen selittänyt eron pikku-Endianin ja Ison-Endianin välillä.

tiedonsiirto voi tapahtua kahdella tavalla. Ne ovat sarjaviestintä ja rinnakkaisviestintä. Sarjaviestintä on tekniikka, jota käytetään datan lähettämiseen pala palalta kaksijohdinten eli lähettimen (lähettäjän) ja vastaanottimen avulla.

esimerkiksi haluan lähettää 8-bittisen binääridatan 11001110 lähettimestä vastaanottimeen. Mutta mikä osa menee ulos ensin? Merkittävin bitti-MSB (7. bitti) tai vähiten merkitsevä bitti – LSB (0.bitti). Emme voi sanoa. Tässä olen harkitsee LSB liikkuu ensin (pikku Endian).

yllä olevasta kaaviosta jokaisen kellopulssin; lähetin lähettää yhden databitin vastaanottimeen.

Rinnakkaisviestintä liikkuu 8,16 eli 32 bittiä dataa kerrallaan. Tulostimet ja Xerox-koneet käyttävät rinnakkaista tiedonsiirtoa nopeampaan tiedonsiirtoon.

ero sarja-ja Rinnakkaisviestinnän välillä

Sarjaviestintä lähettää vain yhden bitin kerrallaan. joten, nämä vaativat vähemmän I / O (input-output) riviä. Siksi miehittää vähemmän tilaa ja kestää paremmin ristiinpuhumista. Tärkein etu sarja viestintä on, kustannukset koko sulautetun järjestelmän tulee halpa ja lähettää tiedot pitkän matkan. Sarjasiirtoa käytetään DCE (Data communication Equipment) – laitteissa kuten modeemissa.

rinnakkaisessa viestinnässä lähetetään kimpale dataa (8,16 tai 32 bittiä) kerrallaan. Niin, jokainen databitti vaatii erillisen fyysisen I / O-rivin. Etu rinnakkainen viestintä on se on nopea, mutta sen haittapuoli on se käyttää enemmän määrä I/O (input-output) linjat. Rinnakkaissiirtoa käytetään PC: ssä (personal computer) suorittimen (keskusyksikkö), RAM-muistin (random access memory), modeemien, ääni -, video-ja verkkolaitteiden yhteenliittämiseen.

Huomautus: Jos integroitu piiri tai prosessori tukee vähemmän tulo/lähtö nastat on parempi valita sarjaliikennettä

helppo ymmärtää, tässä on vertailu sarja-ja rinnakkaisviestinnän.

td>

sarjaliikenne	Rinnakkaisliikenne
lähettää tietoja bitti kerrallaan yhdellä kellopulssilla	siirtää palan dataa kerrallaan
vaatii yhden johdon tiedon siirtämiseen	vaatii ” n ”rivien määrän” n ” bittien siirtämiseen
tiedonsiirtonopeus on hidas	tiedonsiirtonopeus on nopea
asennuskustannukset ovat alhaiset	asennuskustannukset ovat korkeat
edullinen pitkän matkan viestinnässä	lyhyen matkan viestinnässä
esimerkki: tietokoneesta tietokoneeseen	tietokone monitoimitulostimeen

kellon synkronointi

tehokas työskentely sarjalaitteiden, kello on ensisijainen lähde. Kellon toimintahäiriöt voivat johtaa odottamattomiin tuloksiin. Kellosignaali on erilainen jokaisella sarjalaitteella, ja se luokitellaan synkroniseen protokollaan ja asynkroniseen protokollaan.

synkroninen sarjaliitäntä

kaikki synkronisen sarjaliitännän laitteet käyttävät yhtä SUORITINVÄYLÄÄ sekä kellon että datan jakamiseen. Tämän vuoksi tiedonsiirto on nopeampaa. Etuna on, että ei tule epäsuhta baud korko. Lisäksi komponenttien liittämiseen tarvitaan vähemmän I / O (input-output) – linjoja. Esimerkkejä ovat I2C, SPI jne.

asynkronisessa sarjaliitännässä

asynkronisessa rajapinnassa ei ole ulkoista kellosignaalia, ja se tukeutuu neljään parametriin, jotka ovat

1. Baud-nopeudensäätö
2. tietovirran ohjaus
3. siirto-ja vastaanottosäätö
4. Virheohjaus.

asynkroniset protokollat soveltuvat vakaaseen viestintään. Näitä käytetään pitkän matkan sovelluksissa. Esimerkkejä asynkronisista protokollista ovat RS-232, RS-422 ja RS-485.

miten sarjaliikenne toimii?

kehittyneet suorittimet kuten Mikrokontrolleri ja mikroprosessori hyödyntävät sarjaviestintää kommunikoidakseen ulkoisen maailman kanssa sekä sirujen oheislaitteilla. Tutustuaksemme asiaan otamme yksinkertaisen esimerkin. Sillä oletetaan, haluat lähettää tiedoston läsnä kannettavan tietokoneen älypuhelimeen. Miten lähettäisit? Luultavasti Bluetooth-tai WiFi-protokollalla.

tässä siis vaiheet sarjaviestinnän perustamiseksi

1. lisää yhteys.

ensimmäisessä vaiheessa kannettava tietokone etsii 100 metrin päässä olevia laitteita ja luettelee löydetyt laitteet. Tätä prosessia kutsutaan usein roaming.

1. valitse viestitettävä laite.

yhteyden muodostaminen matkapuhelimeen vaatii parinmuodostuksen. Oletusmääritys on jo ohjelmistossa. Baud-nopeutta ei siis tarvitse määrittää manuaalisesti. Tämän lisäksi on neljä tuntematonta sääntöä. Ne ovat baud-nopeus, databitin valinta (kehystys), start-stop-bitti ja pariteetti.

# 1 Mikä on Baud-nopeus?

Baud-nopeus on tiedonsiirtonopeus lähettimestä vastaanottimeen bitteinä sekunnissa. Jotkut standard baud hinnat ovat 1200, 2400, 4800, 9600, 57600.

sinun täytyy asettaa sama baud-korko molemmin puolin (mobiili ja kannettava tietokone).

huomaa: mitä korkeampi a baud-nopeus, sitä enemmän dataa voidaan siirtää vähemmässä ajassa.

suosittelen kuitenkin käyttämään jopa 115200: aa turvallisena rajana, koska näytteenottotaajuus vastaanottimen päässä ei täsmää.

# 2 kehystys

kehystys näyttää, kuinka monta databittiä haluat lähettää isäntälaitteesta (kannettava tietokone) mobiililaitteeseen (vastaanotin). Onko se 5, 6, 7 vai 8 bittiä? Enimmäkseen monet laitteet, 8 bittiä ovat edullisia. Kun olet valinnut 8-bittisen datalohkon, lähettäjän ja vastaanottajan on sovittava lopusta.

# 3 synkronointi

Lähetin liittää synkronointibitit (1 Käynnistysbitti ja 1 tai 2 Pysäytysbitti) alkuperäiseen tietokehykseen. Synkronointibitit auttavat vastaanottajaa tunnistamaan tiedonsiirron alun ja lopun. Tätä prosessia kutsutaan asynkroniseksi tiedonsiirtoksi.

# 4 Virheohjaus

tietojen vioittuminen voi johtua ulkoisesta melusta vastaanottimen päässä. Ainoa ratkaisu saada vakaa lähtö on tarkistaa pariteetti.

Jos binääridata sisältää parillisen luvun 1: n, sitä kutsutaan parilliseksi pariteetiksi ja Pariteettibitin arvoksi ”1”. Jos binääridata sisältää parittoman luvun 1: stä, sitä kutsutaan parittomaksi pariteetiksi, ja nyt pariteettibitti asetetaan arvoon ”0”.

asynkroniset Sarjaprotokollat

yleisin kysymys, joka tulee mieleen, kun aloitat sulautetun järjestelmän työstämisen, on miksi käyttää asynkronisia protokollia?

• siirtää tietoa pidemmällä etäisyydellä ja
• luotettavampaa tiedonsiirtoa varten.

joitakin asynkronisia tiedonsiirtoprotokollia ovat:

RS-232-protokolla

• RS232 on ensimmäinen sarjaprotokolla, jota käytetään puhelinliikenteen modeemien liittämiseen. RS tarkoittaa suositeltua standardia, ja nyt se on muuttunut muotoon EIA (Electronic Industries Alliance ) / TIA ( Telecommunication Industry Association).
• sitä käytetään myös modeemi -, hiiri-ja CNC-koneissa (computed numical computing). Voit liittää vain yhden lähettimen yhteen vastaanottimeen.
• se tukee full duplex-viestintää ja mahdollistaa baud-nopeuden jopa 1Mbps.
• kaapelin pituus on rajoitettu 50 jalkaan.

kuten tiedätte, muistiin tallennetut tiedot ovat tavumuodossa. Saatat olla epävarma, miten tavu-viisas data muunnetaan binääribittejä? Vastaus on sarjaportti.

sarjaportissa on sisäinen siru nimeltä UART. UART on lyhenne sanoista Universal Asynchronous Receiver Transmitter which converts the parallel data (byte) into the bitwise serial form.

RS-232 johdinliitäntä

RS232-sarjaportissa on yhdeksän nastaa, uros-tai naarastyyppistä mallia. RS 232C serial communication interface on RS232: n uudempi versio.

kaikki RS232: ssa esiintyvät ominaisuudet ovat RS232C-mallissa, paitsi että siinä on 25 pinniä. 25: stä tai 9: stä nasta käytämme vain kolmea nastaa päätelaitteiden liittämiseen.

RS422-liitäntä

voimme siirtää tietoa vain 1MPBS-rajaan asti RS232: n avulla. Ongelman ratkaisemiseksi RS422 tulee kuvaan. RS422 on multi-drop sarjaliitäntä. voimme kytkeä kymmenen lähettintä 10 vastaanottimeen kerrallaan yhden väylän avulla. Se lähettää dataa kahdella kierretyllä parikaapelilla (differentiaalikonfiguraatio). Kaapelin pituus on 4000 jalkaa baud nopeudella 10Mbps.

RS485 liitäntä

RS485 on alan suosima protokolla. Toisin kuin RS422, voit liittää 32 line ajurit ja 32 vastaanottimet differentiaali kokoonpano. Lähettimen nimi on myös Line driver. Kuitenkin vain yksi lähetin on aktiivinen kerrallaan.

Huom: sekä RS232 että RS485 kytkentä on katkaistava manuaalisesti.

1-Johdinprotokolla

yksi johto on samanlainen kuin I2c-protokolla. Mutta, ero on yksi johto protokolla käyttää yhden tiedon linja ja maahan. Se ei vaadi kellosignaalia ja orjat kellotetaan sisäisellä kideoskillaattorilla. Se tarjoaa puoli duplex viestintää.

yksi johto käyttää 64-bittistä osoitejärjestelmää. Yhden johtoliitännän etuna on, että se tukee pitkän matkan viestintää alhaisin kustannuksin. Mutta, haittana on sen nopeus on vähemmän.

asynkroniset Langalliset protokollat soveltuvat hyvin pitkän matkan viestintään. On kuitenkin yksi haittapuoli, joka antaa tilaa synkronisille sarjaliitännöille.

haittapuolena on se, että jos lähettimiä ja vastaanottimia joudutaan yhdistämään enemmän, asennuskustannukset nousevat korkeiksi.

synkroniset Sarjaprotokollat

synkroniset viestintäprotokollat ovat parhaita resursseja junien oheislaitteille. Etuna on, että samaan väylään voi liittää useampia laitteita. Joitakin synkronisia protokollia ovat I2C, SPI, CAN ja LIN.

I2C-protokolla

I2C (Inter-integrated circuit) on kaksijohtinen kaksisuuntainen protokolla, jota käytetään tiedonvaihtoon eri laitteiden välillä samassa väylässä. I2c käyttää 7-bittistä tai 10-bittistä osoitetta, joka mahdollistaa jopa 1024 laitteen yhdistämisen. Mutta, se vaatii kellosignaali tuottaa start ja stop olosuhteissa. Etuna on, että se tarjoaa tiedonsiirtoa 400 kbps. Se soveltuu laivalla tapahtuvaan viestintään.

SPI-protokolla

SPI (Serial peripheral interface) – protokolla lähettää ja vastaanottaa dataa jatkuvana virtana ilman keskeytyksiä. Tätä protokollaa suositellaan suurinopeuksiseen tiedonsiirtoon tarvitaan. Suurin nopeus se voi tarjota on 10 Mbps.

toisin kuin i2c: ssä, SPI: ssä on 4 johtoa. Ne ovat MOSI (Master out slave in), MISO (Master in slave out), Clock ja Slave select signal. Teoriassa voimme yhdistää rajattoman määrän orjia ja käytännössä se riippuu väylän kuormituskapasitanssista.

CAN Protocol

tämä protokolla on omistettu ajoneuvojärjestelmille tai autoille. Se on viestilähtöinen protokolla, jota käytetään multiplex-sähköjohdoissa kuparin säästämiseksi. Se on multi-master multi – sarjaväylä, jota käytetään sovelluksissa, kuten ajoneuvojen automaattinen käynnistys/pysäytys, törmäyksen välttämisjärjestelmät jne.

USB

USB-liitäntä on paras vaihtoehto sarja-tai rinnakkaisporteille. USB-portteihin liittyvä tiedonsiirto on melko nopeampaa kuin sarja-ja rinnakkaisliitäntä. USB tukee nopeuksia 1,5 Mbps (USB 1.0) – 4,8 Gbps (USB 3.0). Nykyään useimmat sulautetut laitteet käyttävät USB OTG (Go-ohjelmointi) tekniikka polkumyynnin hex-tiedoston Mikrokontrolleri.

Microwire

Microwire on kolmilankainen sarjaliikenneprotokolla. Se on serial I/O-portti Mikrokontrolleri käyttöliittymä oheispiirejä. Se tukee nopeutta jopa 3Mbps. Se on nopeampi kuin i2c ja SPI-protokollan osajoukko.

päätelmä

Sarjaviestintä on elintärkeä osa elektroniikan ja sulautettujen järjestelmien alueella. Tiedonsiirron nopeus on kriittinen, jos kaksi laitetta haluaa vaihtaa tietoja samassa väylässä. Siksi on tarpeen valita kelvollinen sarjaprotokolla mihin tahansa sovellukseen.

Lue myös: Mikä on sulautettu järjestelmä ja miten se toimii?