Что такое последовательная передача данных

Передача данных

Передача данных (обмен данными, цифровая передача, цифровая связь) — физический перенос данных (цифрового битового потока) в виде сигналов от точки к точке или от точки к нескольким точкам средствами электросвязи по каналу связи, как правило, для последующей обработки средствами вычислительной техники. Примерами подобных каналов могут служить медные провода, оптическое волокно, беспроводные каналы связи или запоминающее устройство.

Передача данных может быть аналоговой или цифровой (то есть поток двоичных сигналов), а также модулирован посредством аналоговой модуляции, либо посредством цифрового кодирования.

Хотя аналоговая связь является передачей постоянно меняющегося цифрового сигнала, цифровая связь является непрерывной передачей сообщений. Сообщения представляют собой либо последовательность импульсов, означающую линейный код (в полосе пропускания), либо ограничивается набором непрерывно меняющейся формы волны, используя метод цифровой модуляции. Такой способ модуляции и соответствующая ему демодуляция осуществляются модемным оборудованием.

Передаваемые данные могут быть цифровыми сообщениями, идущими из источника данных, например, из компьютера или от клавиатуры. Это может быть и аналоговый сигнал — телефонный звонок или видеосигнал, оцифрованный в битовый поток, используя импульсно-кодирующую модуляцию (PCM) или более расширенные схемы кодирования источника (аналого-цифровое преобразование и сжатие данных). Кодирование источника и декодирование осуществляется кодеком или кодирующим оборудованием.

Содержание

Последовательная и параллельная передача

В телекоммуникации, последовательная передача — это последовательность передачи элементов сигнала, представляющих символ или другой объекта данных. Цифровая последовательная передача — это последовательная отправка битов по одному проводу, частоте или оптическому пути. Так как это требует меньшей обработки сигнала и меньше вероятность ошибки, чем при параллельной передаче, то скорость передачи данных по каждому отдельному пути может быть быстрее. Этот механизм может использоваться на более дальних расстояниях, потому что легко может быть передана контрольная цифра или бит чётности.

Параллельной передачей в телекоммуникациях называется одновременная передача элементов сигнала одного символа или другого объекта данных. В цифровой связи параллельной передачей называется одновременная передача соответствующих элементов сигнала по двум или большему числу путям. Используя множество электрических проводов можно передавать несколько бит одновременно, что позволяет достичь более высоких скоростей передачи, чем при последовательной передаче. Этот метод применяется внутри компьютера, например, во внутренних шинах данных, а иногда и во внешних устройствах, таких, как принтеры. Основной проблемой при этом является «перекос», потому что провода при параллельной передаче имеют немного разные свойства (не специально), поэтому некоторые биты могут прибыть раньше других, что может повредить сообщение. Бит чётности может способствовать сокращению ошибок. Тем не менее электрический провод при параллельной передаче данных менее надёжен на больших расстояниях, поскольку передача нарушается с гораздо более высокой вероятностью.

Источник

Последовательная передача данных

Микропроцессорная система без средств ввода и вывода ока­зывается бесполезной. Характеристики и объемы ввода и вывода в системе определяются, в первую очередь, спецификой ее применения — например, в микропроцессорной системе управления некоторым промышленным процессом не требуется клавиатура и дисплей, так как почти наверняка ее дистанционно программирует и контроли­рует главный микрокомпьютер (с использованием последовательной линии RS–232C).

Поскольку данные обычно представлены на шине микропроцессора в параллельной форме (байтами, словами), их последовательный ввод–вывод оказывается несколько сложным. Для последовательного ввода потребуется средства преобразования последовательных входных данных в параллельные данные, которые можно поместить на шину. С другой стороны, для последовательного вывода необходимы средства преобразования параллельных данных, представленных на шине, в последовательные выходные данные. В первом случае преобразование осуществляется регистром сдвига с последовательным входом и параллельным выходом (SIPO), а во втором — регистром сдвига с параллельным входом и последовательным выходом (PISO).

Последовательные данные передаются в синхронном или асинхронном режимах. В синхронном режиме все передачи осуществляются под управлением общего сигнала синхронизации, который должен присутствовать на обоих концах линии связи. Асинхронная передача подразумевает передачу данных пакетами; каждый пакет содержит необходимую информацию, требующуюся для декодирования содержащихся в нем данных. Конечно, второй режим сложнее, но у него есть серьезное преимущество: не нужен отдельный сигнал синхронизации.

Существуют специальные микросхемы ввода и вывода, решающие проблемы преобразования, описанные выше. Вот список наиболее типичных сигналов таких микросхем:

D 0– D 7 — входные–выходные линии данных, подключаемые непосредственно к шине процессора;

RXD — принимаемые данные (входные последовательные данные);

TXD— передаваемые данные (выходные последовательные данные);

CTS — сброс передачи. На этой линии периферийное устройство формирует сигнал низкого уровня, когда оно готово воспринимать информацию от процессора;

RTS — запрос передачи. На эту линию микропроцессорная система выдает сигнал низкого уровня, когда она намерена передавать данные в периферийное устройство.

Все сигналы программируемых микросхем последовательного ввода–вывода ТТЛ–совместимы. Эти сигналы рассчитаны только на очень короткие линии связи. Для последовательной передачи данных на значительные расстояния требуются дополнительные буферы и преобразователи уровней, включаемые между микросхемами последовательного ввода–вывода и линией связи.

Попытка установить последовательный обмен информацией будет бесполезной, если одно из устройств будет включено. Без принимающего устройства передаваемая информация будет бесследно исчезать в канале. К счастью RS – 232 в своих спецификациях выделяет 2 проводника для определения подключения к каждому концу последовательного канала устройства и его состояния ( влкючено ли устройство).

Сигнал, передаваемый по 20 контакту, и называется сигналом готовности терминала (Data Terminal ready – DTR). Он имеет позитивную форму с DTE – устройства для сообщения о том, что оно подключено, обеспечено питание и готово начать сеанс связи.

В нормальном канале RS – 232 оба эти сигнала должны появиться прежде чем произойдет что-либо. Устройство DTE посылает сигнал DTR устройству DSE, и DSE посылает сигнал DSR устройству DTE. Теперь оба устройства знают, что другое устройство готово к работе.

Обычно аппаратное квитирование модема реализуется при помощи двух различных проводников. Устройства DCE устанавливает положительное напряжение в 5 линии, что говорит о готовности к приёму (Clear to send – CTS). Устройство DTE воспринимает этот сигнал как «путь свободен». С другой стороны канала устройство DTE устанавливает положительное напряжение на 4ом контакте. Этот сигнал называется запрос на передачу (Request to Send – RTS ). Он говорит о том, что DCE должно получить информацию.

Важное правило гласит, если оба сигнала и CTS, RTS не представленные положительным напряжением, информация не будет передаваться ни в одном направлении. Если положительное напряжение отсутствует на контакте CTS, устройство DTE не передаст информацию на DCE. Если же положительное напряжение отсутствует в линии RTS, DCE не передаст информацию DTE.

Ещё один сигнал порождается DCE,который необходим для начала передачи информации. Это сигнал определения передачи информации (Carrier Detect или Data Carrier Detect – CD или DCD). Положительное напряжение в этой линии указывает, что модем DCE получил несущий сигнал с модема с другого конца линии. Если же этот сигнал не выявлен, то последовательность импульсов может быть только шумами в линии. Сигналы CD помогаю DTE узнать, когда следует опасаться помех. В некоторых случаях когда CD не имеют положительного потенциала, DTE будет игнорировать поступающую информацию.

Сигнал контакта 22 называется индикатором вызова (Ring Indicator – RI). Он используется модемом DCE для индикации терминалу DTE, к которому он подключен, что им определено напряжение вызова в телефонной линии. Другими словами, положительное напряжение RI будет терминал, сообщая ему, что кто-то тревожит модем. В большинстве последовательных системах связи этот сигнал может считаться параметрическим сигналом, потому что его отсутствие не помешает передаче информации.

Номинально, передаче информации в последовательных каналах предшествует очень жёсткие протокол. Прежде чем она произойдёт, аппаратура на обеих концах каналах должна быть включена и готова к работе. DTE, компьютер подтвердят сигнал DTR и DCE. Модем подтвердит свой DCR. Когда телефонный вызов разбудит модем он пошлёт RI к компьютеру, который может выдать сообщение на экран. Если модем ведет переговоры с другим модемом на другом конце канала, откуда поступил вызов, местный модем сформирует CD сигнал своему компьютеру. Если они не были включены во время ожидания до вызова, компьютер подтвердит RTS, а модем – CTS.

Введите информацию с клавиатуры для посылки её через модем или пошлите информацию из файла. Если модем может передать информацию достаточно быстро, он установит сигнал CTS, прося PС подождать немного. Когда сигнал CTS снова устанавливается положительным, компьютер воспринимает это как приглашение к передаче информации.

Если во время передачи информации у компьютера появится необходимость выполнить какую-либо важную функцию, например, сохранит часть принятой информации на диск, сигнал RTS будет убран, и модем прекратит передачу информации. Когда компьютер освободится, сигнал RTS будет снова установлен и информация будет вновь передаваться через модем.

Интерфейс RS–232C является наиболее широко распростра­ненной стандартной последовательной связью между микрокомпью­терами и периферийными устройствами. Интерфейс, определенный стандартом Ассоциации электронной промышленности ( EIA ), под­разумевает наличие оборудования двух видов: терминального DTE и связного DCE.

Чтобы не составить неправильного представления об интер­фейсе RS–232C, необходимо отчетливо понимать различие между этими видами оборудования. Терминальное оборудование, напри­мер микрокомпьютер, может посылать и (или) принимать данные по последовательному интерфейсу. Оно как бы оканчивает (terminate) последовательную линию. Связное оборудование — устройства, которые могут упростить передачу данных совместно с терминальным оборудованием. Наглядным пример связного оборудования служит модем (модулятор–демодулятор). Он оказывается соединительным звеном в последовательной цепочке между компьютером и телефонной линией.

Различие между терминальными и связными устройствами довольно расплывчато, поэтому возникают некоторые сложности в понимании того, к какому типу оборудования относится то или иное устройство. Рассмотрим ситуацию с принтером. К какому оборудованию его отнести? Как связать два компьютера, когда они оба действуют как терминальное оборудование. Для ответа на эти вопросы следует рассмотреть физическое соединение устройств. Произведя незначительные изменения в линиях интерфейса RS–232C, можно заставить связное оборудование функционировать как терминальное. Чтобы разобраться в том, как это сделать, нужно проанализировать функции сигналов интерфейса RS–232C (таблица 1.5).

Таблица 1.5 Функции сигнальных линий интерфейса RS–232C.

1. Линии 11, 18, 25 обычно считают незаземленными. Приведенная в таблице спецификация относится к спецификациям Bell 113B и 208A.

2. Линии 9 и 10 используются для контроля отрицательного ( MARK ) и положительного ( SPACE ) уровней напряжения.

3. Во избежание путаницы между RD (Read — считывать) и RD (Received Data — принимаемые данные) будут использоваться обозначения RXD и TXD, а не RD и TD.

Стандартный последовательный порт RS–232C имеет форму 25–контактного разъема типа D (рис 1).

Рис. 1. Назначение линий 25–контактного разъема типа D для интерфейса RS–232C

Терминальное оборудование обычно оснащено разъемом со штырьками, а связное — разъемом с отверстиями (но могут быть и исключения).

Сигналы интерфейса RS–232C подразделяются на следующие классы.

Сигналы синхронизации (например, TC, RC). В синхронном режиме (в отличие от более распространенного асинхронного) между устройствами необходимо передавать сигналы синхронизации, которые упрощают синхронизм принимаемого сигнала в целях его декодирования.

На практике вспомогательный канал RS–232C применяется редко, и в асинхронном режиме вместо 25 линий используются 9 линий

Таблица 1.6 Основные линии интерфейса RS–232C.

Виды сигналов

В большинстве схем, содержащих интерфейс RS–232C, данные передаются асинхронно, т.е. в виде последовательности пакета данных. Каждый пакет содержит один символ кода ASCII, причем информация в пакете достаточна для его декодирования без отдельного сигнала синхронизации.

Символы кода ASCII представляются семью битами, например буква А имеет код 1000001. Чтобы передать букву А по интерфейсу RS–232C, необходимо ввести дополнительные биты, обозначающие начало и конец пакета. Кроме того, желательно добавить лишний бит для простого контроля ошибок по паритету (четности).

Наиболее широко распространен формат, включающий в себя один стартовый бит, один бит паритета и два стоповых бита. Начало пакета данных всегда отмечает низкий уровень стартового бита. После него следует 7 бит данных символа кода ASCII. Бит четности содержит 1 или 0 так, чтобы общее число единиц в 8–битной группе было нечетным. Последним передаются два стоповых бита, представленных высоким уровнем напряжения. Эквивалентный ТТЛ–сигнал при передаче буквы А показан на рис. 2.

Рис. 2. Представление кода буквы А сигнальными уровнями ТТЛ.

Таким образом, полное асинхронно передаваемое слово состоит из 11 бит (фактически данные содержат только 7 бит) и записывается в виде 01000001011.

Используемые в интерфейсе RS–232C уровни сигналов отличаются от уровней сигналов, действующих в компьютере. Логический 0 ( SPACE ) представляется положительным напряжением в диапазоне от +3 до +25 В, логическая 1 ( MARK ) — отрицательным напряжением в диапазоне от –3 до –25 В. На рис. 3 показан сигнал в том виде, в каком он существует на линиях TXD и RXD интерфейса RS–232C.

Рис. 3. Вид кода буквы А на сигнальных линиях TXD и RXD.

Сдвиг уровня, т.е. преобразование ТТЛ–уровней в уровни интерфейса RS–232C и наоборот производится специальными микросхемами драйвера линии и приемника линии.

Рис. 4. Схема интерфейса RS–232C.

Усовершенствования

Разработано несколько новых стандартов, направленных на устранение недостатков первоначальных спецификаций интерфейса RS–232C. Среди них можно отметить интерфейс RS–422 (балансная система, допускающая импеданс линии до 50 Ом), RS–423 (небалансная система с минимальным импедансом линии 450 Ом) и RS–449 (стандарт с высокой скоростью передачи данных, в котором несколько изменены функции схем и применяется 37–контактный разъем типа D).

Тестирование канала RS–232C

Соединители. Эти дешевые устройства упрощают перекрестные соединения сигнальных линий интерфейса RS–232C. Они обычно оснащаются двумя разъемами типа D (или ленточными кабелями, имеющими розетку и вставку), и все линии проводятся к той области, куда можно вставить перемычки. Такие устройства включаются последовательно с линиями интерфейса RS–232C, и затем проверяются различные комбинации подключений.

Трансформаторы разъема. Обычно эти приспособления имеют разъем RS–232C со штырьками на одной стороне и разъем с отверстиями на другой стороне.

Пустые модемы. Как и предыдущие устройства, пустые модемы включаются последовательно в тракт данных интерфейса RS–232C. Их функции заключаются в изменении сигнальных линий таким образом, чтобы превратить DTE в DCE.

Линейные мониторы. Мониторы индицируют логические состояния (в терминах MARK и SPACE) наиболее распространенных сигнальных линий данных и квитирования. С их помощью пользователь получает информацию о том, какие сигналы в системе присутствуют и активны.

Врезки. Эти устройства обеспечивают доступ к сигнальным линиям. В них, как правило, совмещены возможности соединителей и линейных мониторов и, кроме того, предусмотрены переключатели или перемычки для соединения линий с обоих сторон устройства.

Интерфейсные тестеры. По своей конструкции эти устройства несколько сложнее предыдущих простых устройств. Они позволяют переводить линии в состояния MARK или SPACE, обнаруживать помехи, измерять скорость передачи данных и индицировать структуру слова данных.

1. Тули М. Справочное пособие по цифровой электронике: Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1990.

2. Справочник программиста и пользователя/ Под ред. А. Г. Шевчика, Т. В. Демьянкова. — М.: “Кварта”, 1993.

3. Справочник Вегнер В.А.

[1] В таблице приведено значение бита DLAB регистра LCR, который управляет адресацией регистров. Именно этот бит делает возможным доступ к разным регистрам контроллера через порты с одним адресом. В приведённой таблице в графе «DLAB» стоит символ «X», если для адресации соответствующего регистра состояние данного бита несущественно.

[2] При асинхронной передаче понятие бита неразрывно связано с длительностью сигнала, поэтому вполне возможна посылка нецелого числа стоп-битов. Это может потребоваться, если подключенное к компьютеру устройство не программируется, а жестко настроено на анализ стоп-битов заданной длительности.

Дата добавления: 2021-05-18 ; просмотров: 35 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Разница между последовательной и параллельной передачей

Для передачи данных между компьютерами, ноутбуками используются два метода, а именно: последовательная передача и параллельная передача. Есть некоторые сходства и различия между ними. Одним из основных различий является то, что; в последовательной передаче данные передаются побитно, тогда как в параллельной передаче отправляется байт (8 бит) или символ. И сходство в том, что оба они используются для подключения и связи с периферийными устройствами. Другие различия обсуждаются ниже.

Сравнительная таблица

Определение последовательной передачи

В последовательной передаче данные передаются побитно с одного компьютера на другой в двух направлениях. Каждый бит имеет частоту тактового импульса. Восемь битов передаются одновременно с начальным и конечным битами (обычно называемыми битом четности), то есть 0 и 1 соответственно. Для передачи данных на большие расстояния используются кабели для передачи данных. Он состоит из D-образного 9-контактного кабеля, который последовательно соединяет данные.

Определение параллельной передачи

При параллельной передаче различные биты отправляются вместе с одним тактовым импульсом. Это быстрый способ передачи, поскольку для передачи данных используются многочисленные линии ввода / вывода.

Параллельная передача использует 25-контактный порт, имеющий 17 сигнальных линий и 8 линий заземления. 17 сигнальных линий делятся на

Ключевые различия между последовательной и параллельной передачей

Заключение

Как последовательная, так и параллельная передача имеют свои преимущества и недостатки соответственно. Параллельная передача используется для более короткого расстояния, обеспечивает большую скорость. С другой стороны, последовательная передача надежна для передачи данных на большие расстояния. Следовательно, мы приходим к выводу, что как последовательные, так и параллельные индивидуально необходимы для передачи данных

Источник