在计算机设备与设备之间或集成电路之间进行数据传输。

串行通讯与并行通讯

按数据传送的方式,通讯可分为串行通讯与并行通讯。

  • 串行通讯是指设备之间通过少量数据信号线(一般是8 根以下),地线以及控制信号线,按数据位形式一位一位地传输数据的通讯方式。
  • 并行通讯一般是指使用8、16、32 及64 根或更多的数据线进行传输的通讯方式

image.png
因为一次可传输多个数据位的数据,在数据传输速率相同的情况下,并行通 讯传输的数据量要大得多,而串行通讯则可以节省数据线的硬件成本(特别是远距离时)以 及PCB 的布线面积。
image.png
不过由于并行传输对同步要求较高,且随着通讯速率的提高,信号干扰的问题会显著影响通讯性能,现在随着技术的发展,越来越多的应用场合采用高速率的串行差分传输,如RS485、RS422、USB等,它们的传输距离远,且抗干扰能力强,速度也比较快。

全双工、半双工及单工通讯

根据数据通讯的方向,通讯又分为全双工、半双工及单工通讯,它们主要以信道的方向来区分。
image.png
以公路来类比,全双工的通讯就是一个双向车道,两个方向上的车流互不相干;半双工则像乡间小道那样,同一时刻只能让一辆小车通过,另一方向的来车只能等待道路空出来时才能经过;而单工则像单行道,另一方向的车辆完全禁止通行。
image.png

同步通讯与异步通讯

根据通讯的数据同步方式,又分为同步和异步两种,可以根据通讯过程中是否有使用到时钟信号进行简单的区分。
在同步通讯中,收发设备双方会使用一根信号线表示时钟信号,在时钟信号的驱动下双方进行协调,同步数据。通讯中通常双方会统一规定在时钟信号的上升沿或 下降沿对数据线进行采样。
image.png
在异步通讯中不使用时钟信号进行数据同步,它们直接在数据信号中穿插一些同步用的信号位,或者把主体数据进行打包,以数据帧的格式传输数据。
image.png
在单片机与单片机之间,单片机与计算机之间通信时,通常采用异步串行通信方式。
在同步通讯中,数据信号所传输的内容绝大部分就是有效数据,而异步通讯中会包含有帧的各种标识符,所以同步通讯的效率更高,但是同步通讯双方的时钟允许误差较小, 而异步通讯双方的时钟允许误差较大。

通讯速率

衡量通讯性能的一个非常重要的参数就是通讯速率,通常以比特率(Bitrate)来表示,即每秒钟传输的二进制位数,单位为比特每秒(bit/s)。容易与比特率混淆的概念是波特率(Baudrate),它表示每秒钟传输了多少个码元。码元是通讯信号调制的概念,通讯中常用 时间间隔相同的符号来表示一个二进制数字,这样的信号称为码元。

image.png

此时波特率的大小与比特率一致
image.png

此时码元数是二进制比特位数的一半