Kommunikationsprotokolle. Hauptarten der seriellen Datenübertragung

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Inhaltsverzeichnis:

  1. Welche Arten der seriellen Kommunikation gibt es?
  2. Asynchrone Kommunikationsprotokolle
  3. Synchrone serielle Protokolle


Welche Arten der seriellen Kommunikation gibt es?


Die serielle Kommunikation erfolgt normalerweise über eines der beiden wichtigsten seriellen Protokolle. Diese Protokolle unterstützen die asynchrone Datenübertragung und die synchrone Datenübertragung. Lesen Sie weiter, um mehr über diese beiden unterschiedlichen Kommunikationsprotokolle zu erfahren, die für serielle Anwendungen und Geräte verwendet werden..

Asynchrone Datenübertragung


Bei Verwendung eines asynchronen seriellen Protokolls muss der Absender vor der Übertragung von Daten ein Synchronisationssignal bereitstellen. Dies muss vor jeder übertragenen Nachricht erfolgen. Die Merkmale eines asynchronen Protokolls umfassen:

  • Zwischen dem Absender und dem Empfänger der Nachricht ist kein Taktsignal erforderlich.
  • Datenübertragung über größere Entfernungen wird unterstützt.
  • Die Zuverlässigkeit wird durch asynchrone Datenübertragung erhöht.

Synchrone Datenübertragung


Bei Verwendung des synchronen seriellen Protokolls verwenden Sender und Empfänger während der Datenübertragung dasselbe Taktsignal. Einige andere Merkmale der synchronen Übertragung sind:

  • Synchrone Protokolle unterstützen höhere Datenübertragungsraten.
  • Das Taktsignal muss zwischen Sender und Empfänger kommuniziert werden.
  • Eine Master / Slave-Konfiguration ist erforderlich, um die synchrone Datenübertragung zu implementieren.

Asynchrone Kommunikationsprotokolle


Im Folgenden sind einige der am häufigsten verwendeten asynchronen Kommunikationsschnittstellen aufgeführt, auf die Sie stoßen werden. Dies sind Beispiele für verschiedene Arten von seriellen Protokollen, die alle eine asynchrone Datenübertragung verwenden, um die Kommunikation zwischen Geräten oder Anwendungen zu ermöglichen.

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Mit COM Port Monitor können Sie die Daten von seriellen Schnittstellen verfolgen, die die RS232-, RS422- oder RS485-Protokolle verwenden.
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RS232-Protokoll


RS232 ist das erste serielle Protokoll und wurde entwickelt, um Modems an Fernschreibmaschinen anzuschließen. Der RS steht für Recommended Standard und wurde ursprünglich von der EIA (Electronic Industries Alliance) herausgegeben. Die Organisation, die für die Festlegung von Standards zuständig ist, heißt jetzt TIA (Telecommunication Industry Association).

Mit dem RS2332-Protokoll, können Sie einen Sender an einen einzelnen Empfänger anschließen. Der Standard wird in Modems, der bekannten Computermaus und CNC-Geräten (Computed Numerical Computing) verwendet.

Das RS232-Protokoll unterstützt Kabellängen von bis zu 50 Fuß und bietet die Möglichkeit, eine Vollduplex-Übertragung mit Baudraten von bis zu 1 Mbit / s zu realisieren.

Serielle Schnittstellen können das RS232-Protokoll verwenden. Es könnte Sie interessieren, wie die im Speicher eines Geräts gespeicherten Datenbytes in Binärbits umgewandelt werden, die für die serielle Übertragung geeignet sind. Dies wird durch die Verwendung eines internen Chips in der seriellen Schnittstelle erreicht. Der Chip ist ein UART-Chip (Universal Asynchronous Receiver Transmitter), der parallele Daten in Form von Bytes in bitweise Daten konvertieren kann, die für die serielle Übertragung geeignet sind.

Serielle Daten

RS232-Kabelverbindung


Die standardmäßige serielle RS232-Schnittstelle enthält neun Stifte und kann entweder einen Stecker oder eine Buchse haben. Eine aktualisierte Version des Protokolls heißt RS232C und unterstützt alle Funktionen von RS232. RS232C hat 25 statt 9 Pins, aber nur drei Pins werden zum Anschließen von Endgeräten verwendet.

RS232-Kabelverbindung

RS422-Schnittstelle


Das RS 422-Protokoll bietet erweiterte Funktionen für die Implementierung der seriellen Kommunikation. Mit dieser seriellen Must-Drop-Schnittstelle können bis zu zehn Sender und zehn Empfänger über einen einzigen Bus verbunden werden. Die Datenübertragung erfolgt über eine Differenzialkonfiguration mit zwei Twisted-Pair-Kabeln. RS422 unterstützt Baudraten von bis zu 10 Mbit/s bei einer maximalen Kabellänge von 4000 Fuß.

Kabelverbindung

RS485-Schnittstelle


Das RS485-Protokoll ist das bevorzugte serielle Protokoll, das in industriellen Implementierungen verwendet wird. Mit diesem Protokoll können Sie eine differentielle Konfiguration entwerfen, die bis zu 32 Leitungstreiber und 32 Empfänger umfasst. Es kann immer nur ein Sender aktiv sein und wird als Leitungstreiber bezeichnet.

RS485-Kabelverbindung

Hinweis: Verbindungen müssen bei Verwendung der RS232- oder RS485-Protokolle manuell beendet werden.

Fernkommunikation profitiert von der Verwendung von asynchronen verkabelten Protokollen. Der Hauptnachteil sind die Installationskosten, die sehr teuer werden können, wenn mehrere Sender und Empfänger angeschlossen werden müssen.

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Synchrone serielle Protokolle


An Bord von Computerperipheriegeräten werden normalerweise synchrone serielle Protokolle verwendet. Mit diesen Protokollen kann ein Bus gleichzeitig mit mehreren Geräten verbunden werden. Hier sind einige der synchronen Protokolle, die Sie vor Ort sehen werden.

I2C Protocol (Inter-Integrated Circuit) - wird aufgrund seiner Datenübertragungsgeschwindigkeit von bis zu 400 kbit / s für die Kommunikation an Bord verwendet. Es wird ein bidirektionaler Zweidraht-Ansatz verwendet, um Daten zwischen Geräten auszutauschen, die sich auf demselben Bus befinden.

Das SPI Protocol (Serial Peripheral Interface) wird zur Implementierung einer Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung verwendet und kann einen kontinuierlichen Datenfluss ohne Unterbrechungen senden und empfangen.

SPI verwendet vier Leitungen, die jeweils eine bestimmte Funktion erfüllen. Es gibt eine Master-In / Slave-Out-Leitung (MISO), einen Master-Out / Slave-In-Leitung (MOSI) und jeweils einen, der die Clock- und Slave-Select-Signale überträgt.

Das CAN Protocol ist ein Protokoll, das hauptsächlich in Autos und anderen Kraftfahrzeugen verwendet wird. Das Protokoll ist für das Versenden von Nachrichten ausgelegt und reduziert die für die Multiplex-Verkabelung erforderliche Kupfermenge.

Die USB-Schnittstelle ist eine der besten Alternativen zu seriellen oder parallelen Schnittstellen. Es bietet einen Standard-Kommunikationsport, der eine höhere Durchsatzgeschwindigkeit als die älteren Schnittstellen bietet.

Microwire ist ein dreiadriges serielles Kommunikations-Synchronprotokoll. Sein Mikrocontroller verfügt über einen integrierten seriellen E / A-Anschluss, der mit den Chips von Peripheriegeräten verbunden werden kann.

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