数据通信基本概念

前言

在单片机的应用中,数据通信是必不可少的一部分,比如:单片机和上位机、单片机和外围器件之间,它们都有数据通信的需求。由于设备之间的电气特性、传输速率、可靠性要求各不相同,于是就有了各种通信类型、通信协议,最常见的有:USART、IIC、SPI、CAN、USB 等。

1.串行/并行通信

按数据通信方式分类:串行通信、并行通信。

串口通信
并行通信

2.单工/半双工/全双工通信

按数据传输方向分类:单工通信、半双工通信、全双工通信

单工通信:数据只能沿一个方向传输,如校园广播。

半双工通信:数据可以沿两个方向传输,但需要分时进行,如对讲机。

全双工通信:数据可以同时进行双向传输, 如打电话。

注意全双工和半双工通信的区别:半双工通信是共用一条线路实现双向通信,而全双工是利用两条线路,一条用于发送数据,另一条用于接收数据。 

3.同步/异步通信

按数据同步方式分类:同步通信、异步通信

同步通信:共用同一时钟信号

异步通信:没有时钟信号,通过在数据信号中加入起始位和停止位等一些同步信号

 4.波特率

比特率:每秒钟传送的比特数,单位bit/s。

波特率:每秒钟传送的码元数,单位Baud。

码元是信号被调制后的概念,每个码元都可以表示一定 bit 的数据信息量。举个例子,在 TTL 电平标准的通信中,用 0V 表示逻辑 0,5V 表示逻辑 1,这时候这个码元就可以表示两种状态。如果电平信号 0V、2V、4V 和 6V 分别表示二进制数 00、01、10、11,这时候每一个码元就可以表示四种状态。

比特率 = 波特率 * log2 M ,M表示每个码元承载的信息量。

二进制系统中,波特率数值上等于比特率。举个例子:波特率为 100 Baud,即每秒传输 100 个码元,如果码元采用十六进制编码(即M=2,代入上述式子),那么这时候的比特率就是 400 bit/s。如果码元采用二进制编码(即 M=2,代入上述式子),那么这时候的比特率就是 100 bit/s。

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