通信网_串行通信概述

1、串行通信概述摘要随着科学技术的不断发展,计算机与计算机或者其它设备之间需要进行大量的数据交换。 而在各种计算机系统和设备的通信接口中，串行接口是常用接口之一。本文将主要介绍串行 通信技术的发展历史、协议内容、技术标准，以及其发展前景等。关键词串行通信协议标進前景正文一、串行通信的基本概念串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定 的时间长度。其只蛊要少数几条线就可以在系统间交换信息，特别使用于计算机与计算机、 计算机与外设之间的远距离通信。使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是 一次一位的传送的，每一位为1或者为oo 11、工作模式1）单工传输：通

2、信双方中，一方为发送端，另一方为接收端，数据只能沿一个方向传输。2）半双工传输：通信双方都可以发送或者接收数据，但不能同时进行。3）全双工传输：通信双方都可以发送或者接收数据，且能允许数据同时进行双向传送。2、同步传输与异步传输1）同步传输在同步传输方式中，比特块以稳定的比特流的形式传输，数据被封装成更大的传输单位, 称为帧。每个帧中含有多个字符代码，而且字符代码与字符代码之间没有间隙以及起始位和 停止位。和异步传输相比，数据传输单位的加长容易引起时钟漂移。为了保证接收端能够正 确地区分数据流屮的每个数据位，收发双方必须通过某种方法建立起同步的时钟。可以在发 送器和接收器之间提供一条独立的时钟

3、线路，有线路的一端（发送器或接收器）定期地在每个 比特吋i'可中向线路发送一个段脉冲信号，另一端则将这些有规律的脉冲作为吋钟。这种技术 在短距离传输时表现良好，但在长距离屮，定时脉冲可能会和信息信号一样受到破坏，从而 出现定时误差。2）异步传输以字符为传输单位，传输的字符之间有无规律的间隔，这样就有可能使接收设备不能正 确接收数据，因为每接收完一个字符之后都不能确切地知道下一个将被接收的字符从何吋开 始。因此，需要在每个字符的头、尾各附加一个比特起始位和终止位，用來指示一个字符的 开始和结束。加入起始位和终止位的作用是实现字符之间的同步。23、串行通信特点1）线路简单：由于串行通信是将

4、数据一位一位地依次传输，所以只需要一对传输线就可 以实现双向通信。2）数据传送效率低：串行接口只有一根数据线，与并行通信相比，串行通信数据传送效率低。二、串行通信协议1、eia-232、eia-422 和 eia-485eia-232. eia-422和eia-485都是串行数据接口标准,它们最初都是由eia(electronic industries association,即电子.t业协会)制订的。这三个标准只对接口的电气特性做出规定, 而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。31) eia-232eia-232标准是在1962年发布的，它适用于串行二进制数据

5、通信的数据终端设备(dte) 和数据电路终接设备(dce)z间的通信。4主要特性如下：二进制的“1”以-3 v-9 v表示；二进制的“0”以+3v+9 v表示。(2) 当电压在+3 v和3v之间时称为电压跃变区，状态变化时通过跃变区的时间应wlms。(3) 电源电压常用±12 v(也可用土 15v)0(4) 端接负载阻抗:3 kq vrl<7 kq,clw2500 pf。线路上传输频率在0-20 kbpso最大传输距离为15。2) eia-422eia-232接口虽然应用广泛，但存在数据传输速率慢、传输距离短、抗干扰能力差等问 题。由于eia-232存在的这些不足，于是eia-

6、422标准(平衡电压数字接口电路的电气特性) 诞生了。它适用于dte和dce之间串行二进制信号通信,或者数字设备之间串行二进制信号 的任何点对点、点对多点的相互通信。4 eia-422在线路上最高传输频率可达到10mbps, 最远传输距离可达到lkm,且其允许在相同传输线上连接多个接收节点(最多为10个)。3) eia-485eia-485是在eia-422的基础上发展而来的，它与eia-422标准基本相同，同样适用于dte 与dce z间串行二进制信号点对多点的互连通信，不同z处在于其比eia-422有更强的负载 能力，且多点互连可多达32个。2、usbusb(universal seria

7、l bus), “通用串行总线”接口,是一种串行总线系统，带有5v电压，支持 热插拔功能，最多能同时连入127个usb设备，这些连接到计算机上的设备共同分享usb的带 宽。usb的分时处理机制，在硬件的意义上真正实现了计算机外围设备的即插即用。5usb是在1994年底由英特尔、康柏、ibm、microsoft等多家公司联合提出的，发展至 今,usb目前共有四个标准。usb 1.0是在1996年推出的，速度为1.5mbps(192kb/s)；两年 后，usb 1.1将速度提升至12mbps(1.5mb/s)； li前广泛应用的usb 2.0是在2000年4月推 出的，速度达到t 480mbps(

8、60mb/s)； 2008年11月,最新版本的usb标准被推出,即usb 3.0,它的最大传输带宽高达5gbps(640mb/s),在使用a型的接口时向下兼容。3、ieee 1394ieee 1394是由苹果公司开打的串行标准,称为“firewire”，即“火线”技术。ieee在 1995年正式将其制定为总线标准ieee 1394-1995o目前，ieee 1394共有五个版本：(1) ieee 1394-1995(2) ieee 1394a-2000 (firewire 400)：与 ieee 1394-1995 几乎相同,对部分地方有所改良。(3) ieee 1394b-2002 (fir

9、ewire 800)：与之前版本相比,在带宽、传输速度、传输距离 等方血有大幅度提高，传输速度为800mbps-1.6gbps,兼容于ieee 1394a,但接头形状变成 9 pin,需要转接线连接。(4) ieee 1394c-2006 (firewire s800t)： firewire s800t 于 2007 年 6 月被推出,它有重大 的技术改进，接头规格和rj45相同，并使用cat-5和相同的自动协议。(5) s1600 和 s32001394 ta在2007年12月宣布，将可以在2008年底使用新的扩张规格s1600 (传输速度 达到1.6 gbit/s)和s3200模式(传输速

10、度达到3.2 gbit/s)。ieee 1394总线的主要特点如下：(1) 支持热插拔：可以自动检测设备的插入和移除动作，并在设备变动后重新对系统做 出整合，而无需设置id或终端负载。支持主节点动态添加，不需要人工操作。(2) 支持点对点传输：无需计算机进行干预，利用传输电缆将不同设备相互连接即可实 现信息交换操作。即ieee1394外围设备间互相传输信息时，不需要主机对其监控，这样就 不会增加主机的负载，保证了主机的运行速度。接口设备间对等(peer-to-peer),不区分主 从设备，相连的设备既是主导者又是服务者。提供1023条总线的寻址范围为，每条总线上 的独立可寻址节点有63个。(3

11、) 传输速度快并具有可扩展的数据传输速度：在ieee1394原标准中定义了三种传输速 度：98.304mb/s> 196.608 mb/s、392.216 mb/s。因为这三种速度分别接近 100 mb/s> 200 mb/s、 400 mb/s,所以在标准中称其为s100、s200、s400。然而近年來1394b标准迅速发展，并 支持800 mb/s、1600 mb/s、3200 mb/s的数据传输速度，使2394总线的传输速度上升到 gb的级别。兼容性好:ieee1394总线可执行用户几乎全部的i/o请求,并且可以与scsi并口、 rs232标准串口、centronics接口、

12、ieee1284标准并口等实现接口兼容，并利用通用i/o连 接头，将各种计算机接口在内部整合成一种统一的连接头。(5) 同时支持等时和异步两种数据传输模式：在同一 2394总线下，在进行等时数据传输 的同时也可进行异步数据的传输。规范屮定义的公平仲裁功能使等时传输具有较高的优先级, 同时也给异步传输公平访问总线的的权利。(6) 传输距离远：在设备节点间使用普通电缆进行传输时，最大传输距离为4.5m,而使 用高级电缆传输时，最大距离可达15m,在传输中使用中继器可将传输距离增大到72m, 传输中最多可联接16个中继器。在1394b标准中新增支持多介质传输，此标准设备对利用 玻璃光缆或5类双绞线进

13、行信息传输，并且将设备间传输距离扩大到100mo(7) 占用空间小，价格低廉:ieee1394串行总线的电缆(6芯线)中包含有6条铜质导线， 其中2条用于给设备供电，4条用于数据信号的传输，并且对于自带电源驱动的设备，由于 这些设备不需要从总线屮获得电源，所以可以使用更加小巧、更加便宜的4芯电缆和连接器 进行连接。相对于其他类型总线，1394总线更节省空间，同时利用小巧的串行电缆替代了 多种巨大而昂贵的接口。6三、串行通信技术的发展前景随着科学技术的不断发展，eia标准接口在人们日常使用的计算机及外部设备上有所减 少。由于eia标准接口既能满足人们所要求的性能，且价格低廉，所以在工业领域里，e

14、ia 标准接口己然占据统治地位。usb技术最早是用于键盘和鼠标上，设计初衷是为了简化计算机与外部设备之间的连接。 usb技术的不断发展和完善，使其已跨越至各类消费及通信电子产品领域。在2004年，英 特尔春季技术峰会提出一个全新的无线传输标准，即wireless usb (无线usb)。wusb的带 宽为480mbps,和有线usb2.0标准相同。设备与设备z间连接距离在10米以内时，可以 保证高质、高速的传输。可以预见，随着usb技术的传输速率不断提升，其必将应用于更 广泛的领域，并获得长远发展。ieee 1394在发展初期，主要是数字视频与音频的标准接口。随着技术的发展，成本的 下降，1394卡的普及，市场上也逐渐出现了带有1394接口的产品，如数码相机、扫描仪、 移动硬盘、