通信的基本定义及其相关概念

ARM体系结构-通信

一、什么是通信

1、有信息交换就是通信，但是这个信息是怎么交换的？发送者会把数据发出，接收者会把数据接收到。理论上来说数据传输都是电信号，那么又如何来判断传输的信息是什么信息呢？
2、我想最开始的时候就是双方进行一定的约定，以特定的动作或是标志规定。比如说在比赛时的枪声，就可以传递信息。
3、根据发展后来应该就有了协议，大家都按照规定协议来收发数据，以特定的协议发，然后按照特定的协议接收数据。

二、同步和异步通信

1、同步通信
(1)同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。
(2)进行数据传输时，发送和接收双方要保持完全的同步，因此，要求接收和发送设备必须使用同一时钟。
优点：可以实现高速度、大容量的数据传送。
缺点：要求发生时钟和接收时钟保持严格同步，同时硬件复杂。

2、异步通信
(1)异步：一种通讯方式，对设备需求简单。我们的PC机提供的标准通信接口都是异步的。
(2)异步双方不需要共同的时钟，也就是接收方不知道发送方什么时候发送，所以在发送的信息中就要有提示接收方开始接收的信息，如开始位，同时在结束时有停止位。

3、同步和异步的区别：首先很多地方都有同步和异步的概念，简单来说就是发送方和接收方按照同一个时钟节拍工作就叫同步，发送方和接收方没有统一的时钟节拍、而各自按照自己的节拍工作就叫异步。

三、电平信号和差分信号

1、电平信号和差分信号是用来描述通信线路传输方式的。也就是说如何在通信线路上表达1和0。
2、电平信号的传输线中有一个参考电平线（一般是GND），然后信号线上的信号值是由信号线电平和参考电平线的电压差决定。
3、差分信号的传输线中没有参考电平，所有都是信号线。然后1和0的表达靠信号线之间的电压差。
4、电平信号的2根通信线之间的电平差异容易受到干扰，传输容易失败；差分信号不容易受到干扰因此传输质量比较稳定，现代通信一般都使用差分信号，电平信号几乎没有了。
5、看起来似乎相同根数的通信线下，电平信号要比差分信号要快；但是实际还是差分信号快，因为差分信号抗干扰能力强，因此1个发送周期更短。

四、并行接口和串行接口

1、串行接口
(1)串行接口 (Serial Interface) 是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。
(2)串行通讯的特点是：数据位的传送，按位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通讯的距离可以从几米到几千米。
(3)根据信息的传送方向，串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

2、并行接口
(1)指采用并行传输方式来传输数据的接口标准。
(2)一个并行接口的接口特性可以从两个方面加以描述：1. 以并行方式传输的数据通道的宽度，也称接口传输的位数；2. 用于协调并行数据传输的额外接口控制线或称交互信号的特性。
(3) 数据的宽度可以从1～128位或者更宽，最常用的是8位，可通过接口一次传送8个数据位。

3、串行、并行主要是考虑通信线的根数，就是发送方和接收方同时可以传递的信息量的多少
4、譬如在电平信号下，1根参考电平线+1根信号线可以传递1位二进制；如果我们有3根线（2根信号线+1根参考线）就可以同时发送2位二进制；如果想同时发送8位二进制就需要9根线。
5、在差分信号下，2根线（彼此差分）可以同时发送1位二进制；如果需要同时发送8位二进制，需要16根线。
6、听起来似乎并行接口比串行接口要快（串行接口一次只能发送1位二进制，而并行接口一次可以发送多位二进制）要更优秀；但是实际上串行接口才是王道，用的比较广。因为更省信号线，而且对传输线的要求更低、成本更低；而且串行时可以通过提高通信速度来提高总体通信性能，不一定非得要并行。
7、总结：其实这么多年发展，最终胜出的是：异步、串行、差分，譬如USB和网络通信。

五、RS232电平和TTL电平

1、电平信号是用信号线电平减去参考线电平得到电压差，这个电压差决定了传输值是1还是0.
2、在电平信号时多少V代表1，多少V代表0不是固定的，取决于电平标准。
3、RS232电平
(1)RS232电平中-3V～-15V表示1；+3～+15V表示0；
4、TTL电平
(1)TTL电平则是+5V表示1，0V表示0.
5、不管哪种电平都是为了在传输线上表示1和0.区别在于适用的环境和条件不同。RS232的电平定义比较大，适合干扰大、距离远的情况；TTL电平电压范围小，适合距离近且干扰小的情况。
6、我们台式电脑后面的串口插座就是RS232接口的，在工业上用串口时都用这个，传输距离小于15米；TTL电平一般用在电路板内部两个芯片之间。
7、对编程来说，RS232电平传输还是TTL电平是没有差异的。所以电平标准对硬件工程师更有意义，而软件工程师只要略懂即可。（把TTL电平和RS232电平混接是不可以的）

六、单工通信和双工通信

1、单工通信
(1)所谓单工通信，就是单方向，是指消息只能单方向传输的工作方式。例如遥控、遥测，就是单工通信方式。
(2)单工通信信道是单向信道，发送端和接收端的身份是固定的，发送端只能发送信息，不能接收信息；接收端只能接收信息，不能发送信息，数据信号仅从一端传送到另一端，即信息流是单方向的。
(3)单工通信属于点到点的通信。根据收发频率的异同，单工通信可分为同频通信和异频通信

2、双工通信
(1)双工通信是指在同一时刻信息可以进行双向传输，就是双方同时收发，和打电话一样，说的同时也能听，边说边听。这种发射机和接收机分别在两个不同的频率上（两个频率差有一定要求）能同时进行工作的双工机也称为异频双工机。

3、全双工通信
(1)又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息的信息交互方式。
(2)在微处理器与外围设备之间采用发送线和接受线各自独立的方法，可以使数据在两个方向上同时进行传送操作。指在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行。

4、半双工通信
(1)双向交替通信又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。这种通信方式是一方发送另一方接收，过一段时间后再反过来。
(2)数据可以沿两个方向传送．但同一时刻一个信道只允许单方向传送。

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