帶你快速了解有線通訊

2021-10-23 06:04:20 字數 1756 閱讀 1363

1、有線通訊是嵌入式系統中最主要而成熟的通訊方式,其本質就是物理層以各種類線介質(單股銅線,雙絞線,同軸電纜等)做媒介搭載根據資料層協議編碼的電平的傳輸,本部分將主要介紹共九種常用有線通訊介面:uart,iic,jtag, canbus,spi,usb,1-wire,ieee1394,profibus

2、嵌入式系統中通訊的狹義目的是作為橋梁輔助處理器與外部裝置實現資料互動,而這裡的外部裝置包括:片上系統內部裝置,板上外設,板外裝置。於是通訊過程也可按物件距離劃分為三種:最近距的片內通訊(往往依靠處理器內部並行匯流排實現),其次板上通訊依靠通訊介面電路實現),而跨越板間的通訊需要依靠有線通訊介面或無線通訊實現。

3、因為利用比較穩定的線纜傳遞資訊,有線通訊的最大優勢是穩定,抗干擾強,損失少能耗低,但隨著通訊距離不斷拉長,延長介質帶來的弊端逐漸顯露:增加中繼和轉接裝置帶來的成本飆公升,便捷性差,限制運動。於是無線通訊因其利用電磁波而不依賴介質,遠端低成本等優勢進入視野,wifi,藍芽,nfc等相繼幫助人們擺脫線纜的束縛,並快速佔據市場。不過,儘管兩者看似差異懸殊,實則本質差異幾乎只在osi七層模型的最底層——物理層,而兩者在資料鏈路層都是考慮如何制定協議來構成完善的資料幀。

1、根據通道傳輸方向:分為 單工,半雙工,雙工

(1) 單工:通道只支援單向通訊,有確定的收發身份——收音機聽電台

(2)半雙工:通道支援雙向通訊,但雙向需要錯峰共用一條通道——對講機

(3)全雙工:雙向有各自通道,可同時進行——**。

2、根據通訊的資料同步方式:分為同步通訊和非同步通訊

(1)同步通訊中,收發裝置雙方會使用一根訊號線共享時鐘訊號,並統一規定在時鐘訊號的上公升/下降沿對資料線進行取樣

(2)非同步通訊中沒有時鐘訊號。取而代之,傳送方通過在協議中穿插冗餘的訊號位來幫助接收方實現離線「同步」,或者把主體資料進行打包,以資料幀的格式傳輸資料,某些通訊中還需要雙方約定資料的傳輸速率(波特率),以便更好地同步。

(3)特性對比:

效率方面:同步通訊有效資料比例大,而非同步通訊中包含有幀的各種冗餘識別符號,所以同步傳輸效率更高

靈活性以及容錯:同步通訊是建立同步後連續傳送大量資料,這對傳輸的穩定性,時鐘精確性要求極高,中途出錯將影響整個傳輸,靈活度和容錯能力低;非同步通訊雙方的時鐘允許誤差較大,且每次只傳輸一幀資料,一次傳輸出錯可以隨時重新傳輸當前幀,不會影響前後,靈活性較好。

3、資料傳送的方式:分為序列通訊和並行通訊

(1)序列通訊是指裝置之間通過少量資料訊號線(一般是 8 根以下),地線以及控制訊號線,按資料位形式一位一位地傳輸資料的通訊方式。

(2)並行通訊使用 8、 16、 32 及 64 根或更多的資料線進行傳輸的通訊方式,可以同時傳輸多個資料位的資料。

(3)效能對比:

傳輸效率:並行通訊傳輸效率高

硬體成本:相比並行,序列通訊可以節省資料線的硬體成本(特別是遠距離時)以及 pcb 的佈線面積

抗干擾能力:並行傳輸對同步要求較高,且隨著通訊速率的提高,訊號干擾的問題會顯著影響通訊效能,現在隨著技術的發展,越來越多的應用場合採用高速率的序列差分傳輸。

4、根據通訊雙方對等關係,對等:無主從式,不對等:單主從,多主從

(1)主從關係中主裝置往往是因為控制時鐘線而掌握優先傳送的話語權

(2)若每個裝置都可擔任主裝置時為多主模式,主裝置預先固定則為單主模式

(3)另外一主對多從時還面臨定址問題,定址可以通過軟體編碼方式即在協議中加入位址碼或id進行定址,也可通過額外硬體方式即片選線實現。

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