Introduksjon

Seriell kommunikasjon Er Den mest brukte tilnærmingen til å overføre informasjon mellom databehandlingsutstyr og eksterne enheter. Generelt betyr kommunikasjon utveksling av informasjon mellom enkeltpersoner gjennom skriftlige dokumenter, verbale ord, lyd og video leksjoner.

Hver enhet kan det være Din personlige datamaskin eller mobil kjører på seriell protokoll. Protokollen er den sikre og pålitelige formen for kommunikasjon som har et sett med regler adressert av kildeverten (avsender) og destinasjonsverten (mottaker). For å få bedre innsikt har jeg forklart begrepet seriell kommunikasjon.I innebygd system Er Seriell kommunikasjon måten å utveksle data ved hjelp av forskjellige metoder i form av seriell digital binær. NOEN av de kjente grensesnittene som brukes til datautveksling ER RS-232, RS-485, I2C, SPI etc.

Hva Er Seriell kommunikasjon?

i seriell kommunikasjon er data i form av binære pulser. Med Andre ord kan Vi si Binær en representerer en logikk HØY ELLER 5 Volt, og null representerer en logikk LAV eller 0 Volt. Seriell kommunikasjon kan ta mange former avhengig av type overføringsmodus og dataoverføring. Overføringsmodusene er Klassifisert Som Simplex, Halv Duplex og Full Duplex. Det vil være en kilde (også kjent som en avsender) og destinasjon (også kalt en mottaker) for hver overføringsmodus.

simplex-metoden er en enveiskommunikasjonsteknikk. Bare en klient (enten avsender eller mottaker er aktiv om gangen). Hvis en avsender sender, kan mottakeren bare godta. Radio og Tv-overføring er eksempler på simplex-modus.

I Halv Dupleksmodus er både avsender og mottaker aktive, men ikke om gangen, dvs. hvis en avsender sender, kan mottakeren godta, men ikke sende og omvendt. Et godt eksempel er internett. Hvis en klient (laptop) sender en forespørsel om en nettside, behandler webserveren søknaden og sender tilbake informasjonen.

Full Dupleksmodus er mye brukt kommunikasjon i verden. Her kan både sender og mottaker sende og motta samtidig. Et eksempel er smarttelefonen din.

Utover overføringsmodusene må vi vurdere endianness og protokolldesign av vertsdatamaskinen (avsender eller mottaker). Endianness er måten å lagre dataene på en bestemt minneadresse. Avhengig av data justering endian er klassifisert som

• Little Endian og
• Big Endian.

Ta dette eksemplet for å forstå begrepet endianness. Anta at vi har en 32-bit heksadesimal data ABCD87E2. Hvordan lagres disse dataene i minnet? For å få en klar ide, har jeg forklart forskjellen Mellom Little Endian og Big Endian.

dataoverføring kan skje på to måter. Seriell kommunikasjon og parallell kommunikasjon. Seriell kommunikasjon er en teknikk som brukes til å sende data bit for bit ved hjelp av to ledninger, dvs. sender (sender) og mottaker.

For eksempel vil jeg sende en 8-bit binær data 11001110 fra senderen til mottakeren. Men hvilken bit går ut først? Mest Signifikante Bit-MSB (7. bit) eller Minst Signifikante Bit-LSB (0.Bit). Det kan vi ikke si. Her vurderer JEG AT LSB beveger seg først (for little Endian).

fra diagrammet ovenfor, for hver klokkepuls; senderen sender en enkelt bit av data til mottakeren.

Parallell kommunikasjon flytter 8,16 eller 32 biter av data om gangen. Skrivere og Xerox-maskiner bruker parallell kommunikasjon for raskere dataoverføring.

Forskjellen Mellom Seriell og Parallell kommunikasjon

Seriell kommunikasjon sender bare en bit om gangen. så, disse krever færre i / O (input-output) linjer. Derfor opptar mindre plass og mer motstandsdyktig mot kryss-snakk. Den største fordelen med seriell kommunikasjon er, kostnaden for hele innebygde systemet blir billig og overfører informasjonen over en lang avstand. Seriell overføring brukes I dce (data communication Equipment) enheter som et modem.

i parallell kommunikasjon sendes en del data (8,16 eller 32 bit) om gangen. Så, hver bit av data krever en egen fysisk i / O-linje. Fordelen med parallell kommunikasjon er at den er rask, men ulempen er at den bruker flere antall i / O (input-output) linjer. Parallell overføring brukes I PC (personlig datamaskin) for sammenhengende CPU (central processing unit), RAM (random access memory), modemer, lyd, video og nettverksmaskinvare.Merk: Hvis Din Integrerte Krets eller prosessor støtter mindre Mengde Input / Output pins er det bedre å velge seriell kommunikasjon For enkel forståelse, her er sammenligningen av seriell og parallell kommunikasjon.

td>

Eksempel: Datamaskin til Datamaskin

Seriell Kommunikasjon	Parallell Kommunikasjon
Sender data bit for bit ved en klokkepuls	overfører en del data om gangen
krever en ledning for å overføre dataene	krever ‘n’ Antall Linjer for overføring av ‘n’ biter
kommunikasjonshastigheten er langsom	kommunikasjonshastigheten er rask
installasjonskostnaden er lav
installasjonskostnaden er høy
Datamaskin til multifunksjonsskriver

Klokkesynkronisering

For effektiv arbeid av serielle Enheter, klokken er den primære kilden. Feil på klokken kan føre til uventede resultater. Klokkesignalet er forskjellig for hver seriell enhet, og det er kategorisert som synkron protokoll og asynkron protokoll.

Synkron serielt grensesnitt

alle enhetene På Synkron serielt grensesnitt bruker ENKELT CPU buss for å dele både klokke og data. På grunn av dette er dataoverføring raskere. Fordelen er at det ikke vil være noen mismatch i baud rate. Videre er færre i / O (input-output) linjer kreves for å grensesnitt komponenter. Eksempler er I2C, SPI etc.

asynkront serielt grensesnitt

det asynkrone grensesnittet har ikke et eksternt klokkesignal, og det er avhengig av fire parametere, nemlig

1. Baud rate control
2. dataflytkontroll
3. Overføring og mottakskontroll
4. Feilkontroll.

Asynkrone protokoller er egnet for stabil kommunikasjon. Disse brukes til langdistanse applikasjoner. Eksempler på asynkrone protokoller ER RS-232, RS-422 OG RS-485.

Hvordan Seriell kommunikasjon Fungerer?

Avansert CPU som mikrokontroller og Mikroprosessor gjør bruk av seriell kommunikasjon for å kommunisere med den eksterne verden, så vel som på chip-eksterne enheter. For å bli kjent, la oss ta et enkelt eksempel. For anta at du vil sende en fil til stede i den bærbare datamaskinen til smarttelefonen. Hvordan vil du sende? Sannsynligvis Bruker Bluetooth eller WiFi-protokoll, Ikke sant.

Så, her er trinnene for å etablere seriell kommunikasjon

1. Legg til tilkoblingen.

i det første trinnet vil den bærbare datamaskinen søke etter enheter i nærheten 100m og vil liste ut enhetene som er funnet. Denne prosessen kalles ofte roaming.

1. Velg enheten du vil kommunisere.

for å koble til mobilen din må paringen gjøres. Standardkonfigurasjonen er allerede til stede i programvaren. Så du trenger ikke å konfigurere baud rate manuelt. Utover dette er det fire ukjente regler. De er baud rate, data bit utvalg (framing), start-stop bit, og paritet.

# 1 Hva er Overføringshastighet?

Baud rate er hastigheten på overføring av data fra senderen til en mottaker i form av biter per sekund. Noen av standard baud priser er 1200, 2400, 4800, 9600, 57600.

du må angi samme overføringshastighet på begge sider(Mobil og Bærbar Pc).

Merk: Jo Høyere overføringshastighet, mer data kan overføres på mindre tid.

jeg anbefaler imidlertid å bruke opptil 115200 som en sikker grense på grunn av mismatch av samplingsfrekvens på mottakerenden.

# 2 Framing

Framing viser hvor mange databiter du vil sende fra vertsenheten (Bærbar Pc) til mobil (mottaker). Er det 5, 6, 7 eller 8 biter? For det meste mange enheter, er 8 biter foretrukket. Når du har valgt den8-biters data del, endianness må avtales med avsender og mottaker.

# 3 Synkronisering

Senderen legger synkroniseringsbiter (1 Startbit og 1 Eller 2 Stoppbit) til den opprinnelige datarammen. Synkroniseringsbiter hjelper mottakeren til å identifisere starten og slutten av dataoverføringen. Denne prosessen kalles asynkron dataoverføring.

# 4 Feilkontroll

data korrupsjon kan skje på grunn av ekstern støy på mottakeren slutten. Den eneste løsningen for å få stabil utgang er å sjekke Pariteten.

hvis de binære dataene inneholder et jevnt antall 1 er det kjent som jevn paritet og Paritetsbiten er satt til ‘1’. Hvis de binære dataene inkluderer et oddetall på 1, kalles det odd paritet, og nå er paritetsbiten satt til ‘0’.

Asynkrone Serieprotokoller

det vanligste spørsmålet som kommer til å tenke når du begynner å jobbe med det innebygde systemet, er hvorfor du bruker Asynkrone protokoller?

• for å flytte informasjonen på lengre avstand og
• For mer pålitelig dataoverføring.

NOEN av de asynkrone kommunikasjonsprotokollene er:

RS-232 protocol

• RS232 ER den første serielle protokollen som brukes for tilkobling av modemer for telefoni. RS står For Anbefalt Standard, og nå er DET endret TIL EIA (Electronic Industries Alliance) / TIA (Telecommunication Industry Association).
• Den brukes også i modem -, mus-og CNC-maskiner (computered numerical computing). Du kan bare koble en enkelt sender til en enkelt mottaker.
• den støtter full dupleks kommunikasjon og tillater baud rate opp til 1Mbps.
• Kabellengde er begrenset til 50 fot.

som du vet, er dataene som er lagret i minnet, i form av byte. Du kan ha tvil Om Hvordan konverteres byte-klare data til binære biter? Svaret er En Seriell port.

den serielle porten har en intern chip kalt UART. UART er et akronym For Universal Asynchronous Receiver Transmitter som konverterer parallelle data (byte) til bitvis seriell form.

RS-232 Kabling tilkobling

RS232 seriell port har ni pinner, mannlige eller kvinnelige type modeller. RS 232c seriell kommunikasjon grensesnitt er den senere versjonen AV RS232.

alle funksjonene til STEDE I RS232 er til stede I RS232C modellen bortsett fra den har 25 pinner. Av 25 eller 9 pinner bruker vi bare tre pinner for tilkobling av terminalenheter.

RS422 Grensesnitt

vi kan overføre data bare opp til 1mpbs grense VED HJELP AV RS232. FOR å overvinne dette problemet KOMMER RS422 inn i bildet. RS422 ER et multi-drop serielt grensesnitt. vi kan koble ti sendere til 10 mottakere om gangen ved hjelp av enkeltbussen. Den sender data ved hjelp av to tvunnet par kabler (differensial konfigurasjon). Kabellengde er 4000 fot med en baud rate på 10Mbps.

RS485 Grensesnitt

RS485 er bransjens foretrukne protokoll. I motsetning TIL RS422 kan du koble 32 linjedrivere og 32 mottakere i en differensialkonfigurasjon. Senderen kalles Også Linjedriver. Imidlertid er bare en sender aktiv om gangen.

Merk: FOR BÅDE RS232 og RS485 må du avslutte tilkoblingen manuelt.

1-Trådsprotokoll

En ledning ligner I2c-protokollen. Men forskjellen er at en trådprotokoll bruker enkelt datalinje og bakken. Det krever ingen klokke signal og slavene er klokket ved hjelp av intern krystalloscillator. Det gir halv dupleks kommunikasjon.

En ledning bruker 64-biters adresseringsskjema. Fordelen med ett ledningsgrensesnitt er, det støtter langdistanse kommunikasjon med lav pris. Men ulempen er at hastigheten er mindre.

asynkrone kablede protokoller er godt egnet for langdistanse kommunikasjon. Det er imidlertid en ulempe som gir mulighet til synkrone serielle grensesnitt.

ulempen er at hvis det er behov for å koble til flere sendere og mottakere, går installasjonskostnaden høy.

Synkrone Serieprotokoller

Synkrone kommunikasjonsprotokoller er de beste ressursene for eksterne enheter om bord. Fordelen er at du kan grensesnitt flere enheter på samme buss. Noen av de synkrone protokollene er I2C, SPI, CAN OG LIN.

I2c Protocol

I2c (Inter-integrated circuit) er En toveis toveis protokoll som brukes for utveksling av data mellom forskjellige enheter på samme buss. I2c bruker 7 bit eller 10-bit adresse slik at du kan koble til opptil 1024 enheter. Men det krever klokkesignal for å generere start-og stoppforhold. Fordelen er at det gir dataoverføring ved 400 kbps. Den er egnet for ombordkommunikasjon.

SPI Protocol

spi (Serial peripheral interface) protokoll sende og motta data i en kontinuerlig strøm uten avbrudd. Denne protokollen anbefales for høyhastighets datakommunikasjon er nødvendig. Den maksimale hastigheten den kan gi er 10 Mbps.I Motsetning TIL I2C har SPI 4 ledninger. DE ER MOSI (Master out slave in), MISO (Master in slave out), Klokke og Slave select signal. Teoretisk sett kan vi koble ubegrenset antall slaver og praktisk talt det avhenger av lastkapasitans av bussen.

CAN Protocol

denne protokollen er dedikert til kjøretøysystemer eller biler. Det er en meldingsorientert protokoll som brukes til multiplex elektriske ledninger for å spare kobberet. Det er en multi-master multi seriell buss som brukes i applikasjoner som automatisk start / stopp av kjøretøy, kollisjonsunngåelsessystemer etc.

USB

USB-grensesnitt ER det beste alternativet til serielle eller parallelle porter. Dataoverføringen knyttet TIL USB-porter er ganske raskere enn seriell og parallell grensesnitt. USB støtter hastigheter fra 1,5 Mbps (USB 1.0) til 4,8 Gbps (USB 3.0). I dag bruker DE fleste innebygde enheter USB OTG (on The Go programming) teknikk for dumping av hex-filen til mikrokontrolleren.

Microwire

Microwire Er en tre-tråds seriell kommunikasjonsprotokoll. Den har en seriell i/O-port på mikrokontrolleren for å grensesnitt med perifere chips. Den støtter hastighet opp til 3Mbps. Det er raskere enn I2C og delsett AV SPI-protokollen.

Konklusjon

Seriell Kommunikasjon er den viktige delen Innen Elektronikk og Innebygde Systemer. Dataoverføringshastigheten er kritisk hvis to enheter vil utveksle informasjon på samme buss. Derfor er det nødvendig å velge en gyldig seriell protokoll for enhver applikasjon.

les Også: Hva Er Innebygd System og Hvordan Det Fungerer?