Bevezetés

a soros kommunikáció a legszélesebb körben alkalmazott módszer az adatfeldolgozó berendezések és perifériák közötti információátadásra. Általánosságban elmondható, hogy a kommunikáció az egyének közötti információcserét jelenti írásbeli dokumentumokon, szóbeli szavakon, hang-és videoórákon keresztül.

minden eszköz lehet, hogy a személyi számítógép vagy a mobil soros protokollon fut. A protokoll a biztonságos és megbízható kommunikációs forma, amely a forrásgazda (feladó) és a célállomás (fogadó) által kezelt szabályrendszerrel rendelkezik. A jobb betekintés érdekében elmagyaráztam a soros kommunikáció fogalmát.

beágyazott rendszerben a soros kommunikáció az adatcsere módja különböző módszerekkel soros digitális bináris formában. Az adatcseréhez használt jól ismert interfészek közül néhány az RS-232, RS-485, I2C, SPI stb.

mi a soros kommunikáció?

soros kommunikációban az adatok bináris impulzusok formájában vannak. Más szavakkal, azt mondhatjuk, hogy a bináris egy magas vagy 5 voltos logikát jelent,a nulla pedig alacsony vagy 0 voltos logikát. A soros kommunikáció sokféle formát ölthet az átviteli mód és az adatátvitel típusától függően. Az átviteli módokat a Simplex, a Half Duplex és a Full Duplex kategóriába sorolják. Minden átviteli módhoz lesz forrás (más néven feladó) és célállomás (más néven vevő).

a Simplex módszer egyirányú kommunikációs technika. Csak egy ügyfél (a feladó vagy a vevő egyszerre aktív). Ha a feladó továbbítja, a vevő csak akkor fogadja el. A rádió – és televíziókészülékek a szimplex mód példái.

fél Duplex módban mind a feladó, mind a vevő aktív, de nem egy időben, azaz ha a feladó továbbítja, a vevő elfogadja, de nem tudja elküldeni, és fordítva. Jó példa erre az internet. Ha egy ügyfél (laptop) weblapra vonatkozó kérelmet küld, a webszerver feldolgozza az alkalmazást, majd visszaküldi az információkat.

a Full Duplex mód széles körben használt kommunikáció a világon. Itt mind a feladó,mind a vevő egyidejűleg továbbíthat és fogadhat. Példa erre az okostelefon.

az átviteli módokon túl figyelembe kell vennünk a gazdagép (küldő vagy vevő) endiannessét és protokolltervezését. Az Endianness az adatok tárolásának módja egy adott memóriacímen. Attól függően, hogy az adatok igazítás endian sorolják

• kis Endian és
• Big Endian.

Vegyük ezt a példát, hogy megértsük az endianness fogalmát. Tegyük fel, hogy van egy 32 bites hexadecimális adat ABCD87E2. Hogyan tárolják ezeket az adatokat a memóriában? Hogy világos legyen az elképzelésem, elmagyaráztam a különbséget a kis Endian és a nagy Endian között.

az adatátvitel kétféle módon történhet. Ezek soros kommunikáció és párhuzamos kommunikáció. A soros kommunikáció olyan technika, amelyet az adatok bitről bitre történő küldésére használnak kétvezetékes, azaz adó (feladó) és vevő segítségével.

például egy 8 bites bináris 11001110 adatot szeretnék küldeni az adóról a vevőre. De melyik rész megy ki először? A legjelentősebb Bit-MSB (7. bit) vagy legkevésbé jelentős Bit – LSB (0.Bit). Nem tudjuk megmondani. Itt azt fontolgatom, hogy az LSB először mozog (a kis Endian számára).

a fenti diagramból, minden órajelimpulzushoz; az adó egyetlen kis adatot küld a Vevőnek.

párhuzamos kommunikáció mozog 8,16, vagy 32 bit adat egy időben. A nyomtatók és a Xerox gépek párhuzamos kommunikációt alkalmaznak a gyorsabb adatátvitel érdekében.

Difference between Serial and Parallel communication

Soros communication sends only one bit at a time. tehát ezek kevesebb I / O (input-output) vonalat igényelnek. Ezért kevesebb helyet foglal el, és jobban ellenáll a keresztbeszélgetésnek. A soros kommunikáció legfőbb előnye, hogy a teljes beágyazott rendszer költsége olcsóvá válik, és az információkat hosszú távon továbbítja. A Soros átvitelt olyan DCE (adatkommunikációs berendezések) eszközökben használják, mint egy modem.

párhuzamos kommunikációban egy darab adat (8,16 vagy 32 bit) kerül elküldésre egy időben. Tehát minden egyes adathoz külön fizikai I/O sor szükséges. A párhuzamos kommunikáció előnye, hogy gyors, de hátránya, hogy több I / O (bemeneti-kimeneti) vonalat használ. Párhuzamos átviteli használják PC (személyi számítógép) összekapcsolására CPU (központi feldolgozó egység), RAM (véletlen hozzáférésű memória), modemek, audio, video és hálózati hardver.

Megjegyzés: Ha az integrált áramkör vagy processzor kevesebb bemeneti/kimeneti csapot támogat, akkor jobb, ha a soros kommunikációt választja

a könnyű megértés érdekében, Itt van a Soros és párhuzamos kommunikáció összehasonlítása.

Soros Kommunikációs	Párhuzamos Kommunikációs
Küldi az adatokat apránként egy óra impulzus	Transzferek egy darab adatok egyszerre
Megköveteli egy vezeték továbbítja az adatokat,	Megköveteli, ” n ” a vonalak számát az adó ‘n’ bit
Kommunikáció sebessége lassú	a Kommunikációs sebességet
Telepítési költség alacsony	Telepítési költség, magas
előnyös a távolsági kommunikáció	használt rövid távú kommunikáció
példa: számítógép a számítógép	számítógép multi funkció nyomtató

Óraszinkronizálás

a soros eszközök hatékony működése, az óra az elsődleges forrás. Az óra meghibásodása váratlan eredményekhez vezethet. Az órajel minden egyes soros eszköz esetében eltérő, és szinkron protokollnak, illetve aszinkron protokollnak minősül.

szinkron soros interfész

a szinkron soros interfészen lévő összes eszköz az egyetlen CPU buszt használja mind az óra, mind az adatok megosztására. Ennek köszönhetően az adatátvitel gyorsabb. Ennek az az előnye, hogy nem lesz eltérés az átviteli sebességben. Ezenkívül kevesebb I / O (input-output) vonalra van szükség az összetevők interfészéhez. Példák az I2C, SPI stb.

Aszinkron soros interfész

Az aszinkron felület nem rendelkezik külső órajel, valamint támaszkodik négy paraméter nevezetesen

1. Baud rate control
2. Adatok flow control
3. Adás-vétel vezérlés
4. Hiba ellenőrzés.

aszinkron protokollok alkalmasak a stabil kommunikációra. Ezeket távolsági alkalmazásokhoz használják. Az aszinkron protokollok példái az RS-232, RS-422 és RS-485.

hogyan működik a soros kommunikáció?

a fejlett CPU-k, mint például a mikrokontroller vagy a mikroprocesszor soros kommunikációt használnak a külvilággal, valamint a chip perifériákon való kommunikációhoz. Ahhoz, hogy megismerjük, Vegyünk egy egyszerű példát. Tegyük fel, hogy szeretne küldeni egy fájlt jelen a laptop okostelefon. Hogy küldenél? Valószínűleg Bluetooth vagy WiFi protokollt használ, jobb.

tehát itt vannak a soros kommunikáció létrehozásának lépései

1. adja hozzá a kapcsolatot.

az első lépésben a laptop 100m közelében lévő eszközöket keres, majd felsorolja a talált eszközöket. Ezt a folyamatot gyakran barangolásnak nevezik.

1. válassza ki a kommunikálni kívánt eszközt.

a mobilhoz való csatlakozáshoz a párosítást meg kell tenni. Az alapértelmezett konfiguráció már megtalálható a szoftverben. Tehát nem kell manuálisan konfigurálni az átviteli sebességet. Ezen túlmenően négy ismeretlen szabály létezik. Ezek baud rate, data bit selection (keretezés), start-stop bit, paritás.

# 1 Mi az átviteli sebesség?

Az átviteli sebesség az adatok átvitelének sebessége az adóról a vevőre bit / másodperc formájában. Néhány szabványos baud árak 1200, 2400, 4800, 9600, 57600.

ugyanazt az átviteli sebességet kell beállítania mindkét oldalon (mobil és Laptop).

Megjegyzés: minél magasabb az átviteli sebesség, annál több adat továbbítható kevesebb idő alatt.

azonban azt javaslom, hogy a vevő végén a mintavételi frekvencia eltérése miatt akár 115200-at is biztonságos határértékként használjunk.

# 2 keretezés

keretezés megmutatja, hogy hány adat bitet szeretne küldeni a fogadó eszköz (Laptop) a mobil (vevő). 5, 6, 7 vagy 8 Bit? Többnyire sok eszköz, 8 Bit előnyös. A 8 bites adathalmaz kiválasztása után az endiannessről a feladónak és a címzettnek kell megállapodnia.

# 3 szinkronizálás

Az adó szinkronizációs biteket (1 Start bit és 1 vagy 2 Stop bit) csatol az eredeti adatkerethez. A szinkronizációs bitek segítik a vevőt az adatátvitel kezdetének és végének azonosításában. Ez a folyamat az úgynevezett aszinkron adatátvitel.

# 4 hibaelhárítás

adathiba fordulhat elő a vevő végén lévő külső zaj miatt. Az egyetlen megoldás a stabil kimenet eléréséhez a paritás ellenőrzése.

Ha a bináris adatok páros 1-es számot tartalmaznak, akkor páros paritás néven ismert, a paritás bit pedig ” 1 ” – re van állítva. Ha a bináris adatok páratlan 1-es számot tartalmaznak, akkor páratlan paritásnak nevezik, most pedig a paritás bit értéke “0”.

aszinkron soros protokollok

a leggyakoribb kérdés, amely a beágyazott rendszeren végzett munka megkezdésekor eszébe jut, miért kell aszinkron protokollokat használni?

• az információk hosszabb távolságra történő mozgatásához és
• a megbízhatóbb adatátvitel érdekében.

az aszinkron kommunikációs protokollok némelyike a következő:

RS-232 protocol

• RS232 az első soros protokoll, amelyet a telefonos modemek csatlakoztatására használnak. Az RS az ajánlott szabványt jelenti, most pedig az EIA (Electronic Industries Alliance ) / TIA ( Telecommunication Industry Association) – ra változott.
• modem, egér és CNC (számítógépes numerikus Számítástechnika) gépekben is használják. Csak egyetlen adó csatlakoztatható egyetlen vevőhöz.
• támogatja a teljes duplex kommunikációt, és lehetővé teszi az átviteli sebességet akár 1 Mbps-ig.
• a kábel hossza 50 lábra korlátozódik.

mint tudod,a memóriában tárolt adatok bájtok formájában vannak. Lehet, hogy kétséges, hogy a byte-bölcs adatok bináris bitekké alakulnak? A válasz egy soros port.

a Soros portnak van egy UART nevű belső chipje. UART egy mozaikszó univerzális aszinkron vevő adó, amely átalakítja a párhuzamos adatok (byte) a bitenkénti soros formában.

RS-232 bekötési kapcsolat

az RS232 soros port kilenc csap, férfi vagy női típusú modellek. Az RS 232C soros kommunikációs interfész az RS232 későbbi verziója.

az RS232 összes funkciója jelen van az RS232C modellben, kivéve, ha 25 csapja van. A 25 vagy 9 csapból csak három csapot használunk a termináleszközök csatlakoztatásához.

RS422 interfész

csak az RS232 használatával továbbíthatjuk az adatokat legfeljebb 1MPBS határértékre. A probléma leküzdése érdekében az RS422 megjelenik a képen. Az RS422 egy több csepp soros interfész. az egyetlen busz segítségével egyszerre tíz adót csatlakoztathatunk 10 vevőkészülékhez. Adatokat küld két csavart érpárú kábellel (differenciálkonfiguráció). A kábel hossza 4000 láb, 10 Mbps átviteli sebességgel.

RS485 interfész

RS485 az iparág által preferált protokoll. Az RS422-vel ellentétben 32 soros illesztőprogramot és 32 vevőkészüléket csatlakoztathat differenciálkonfigurációban. Az adót Vonalvezetőnek is nevezik. Egyszerre azonban csak egy adó aktív.

Megjegyzés: mind az RS232, mind az RS485 esetében manuálisan kell megszakítani a kapcsolatot.

1-vezetékes protokoll

egy vezeték hasonló az I2c protokollhoz. De a különbség az, hogy egy vezetékes protokoll egyetlen adatvonalat használ. Ehhez nincs szükség órajelre, és a rabszolgákat belső kristály oszcillátorral órázzák. Fél duplex kommunikációt biztosít.

egy vezeték 64 bites címzési sémát használ. Az egyik vezetékes interfész előnye, hogy támogatja a távolsági kommunikációt alacsony költséggel. De a hátrány az, hogy a sebessége kisebb.

az aszinkron vezetékes protokollok jól alkalmazhatók a távolsági kommunikációhoz. Van azonban egy hátránya, amely teret ad a szinkron soros interfészeknek.

hátránya, hogy ha több adó-vevőt kell csatlakoztatni, akkor a telepítési költség magas.

szinkron soros protokollok

szinkron kommunikációs protokollok a legjobb erőforrások fedélzeti perifériák. Ennek előnye, hogy több eszközt is csatlakoztathat ugyanazon a buszon. A szinkron protokollok közül néhány I2C, SPI, CAN és LIN.

I2C Protocol

I2C (inter-integrated circuit) egy kétvezetékes kétirányú protokoll, amelyet ugyanazon a buszon lévő különböző eszközök közötti adatcserére használnak. Az I2c 7 bites vagy 10 bites címet használ, amely lehetővé teszi akár 1024 eszköz csatlakoztatását. Ehhez azonban órajelre van szükség az indítási és leállítási feltételek generálásához. Ennek előnye, hogy 400 kbps adatátvitelt biztosít. Alkalmas fedélzeti kommunikációra.

SPI Protocol

SPI (Serial peripheral interface) protokoll folyamatos adatfolyamon, megszakítás nélkül küld és fogad adatokat. Ez a protokoll ajánlott a nagy sebességű adatkommunikációhoz. A maximális sebesség 10 Mbps.

az i2c-vel ellentétben az SPI 4 vezetékkel rendelkezik. Ezek MOSI (Master out slave in), MISO (Master in slave out), Clock and Slave select signal. Elméletileg korlátlan számú rabszolgát tudunk összekapcsolni, gyakorlatilag a busz terhelhetőségétől függ.

CAN Protocol

Ez a protokoll járműrendszerekre vagy autókra vonatkozik. Ez egy üzenet-orientált protokoll használt multiplex elektromos vezetékek takarékoskodni a réz. Ez egy multi-master multi soros busz, amelyet olyan alkalmazásokban használnak, mint például a járművek automatikus indítása/leállítása, ütközéselkerülő rendszerek stb.

USB

az USB interfész a soros vagy párhuzamos portok legjobb alternatívája. Az USB-portokhoz kapcsolódó adatátvitel sokkal gyorsabb, mint a Soros és a párhuzamos interfész. Az USB támogatja az 1.5 Mbps (USB 1.0) 4.8 Gbps (USB 3.0) sebességet. Ma a legtöbb beágyazott eszköz USB OTG (útközben programozás) technikát használ a hex fájl mikrokontrollerbe történő dömpingelésére.

Microwire

a Microwire egy háromvezetékes soros kommunikációs protokoll. Ez egy soros I / O port a mikrokontroller interfész perifériás chipek. Támogatja a sebesség akár 3Mbps. Gyorsabb, mint az I2C és az SPI protokoll részhalmaza.

következtetés

a soros kommunikáció az elektronika és a beágyazott rendszerek területén létfontosságú. Az adatátvitel sebessége kritikus, ha két eszköz ugyanazon a buszon szeretne információt cserélni. Ezért minden alkalmazáshoz érvényes soros protokollt kell választani.

olvassa el: mi a beágyazott rendszer és hogyan működik?