嵌入式（二十五）：串行通信

1、一個計算機系統（獨立馮·諾伊曼計算機）如何與另一個系統（可能是計算機），在滿足應用要求條件下，如何簡便、實用、快捷、可靠……連接起來，以使能夠相互交流信息。許多場合並不需要“並行總線”，更簡潔的“串行通信總線”即可。
2、串口通信基本原理：用少量的“通道”（如導線）將要傳送的多個bit數據，在時間軸上“分時”傳送過去，用以代替（馮·諾伊曼系統結構）計算機系統中“並行”方式工作總線（一次傳送多個bit），也解決了很多 “並行”總線難以實現場合。
3、系統結構中的串行通信類模塊：
a、“串行類模塊”屬“輸入/輸出”部分
b、在CPU看來，是若干個可以訪問的單元（寄存器）
c、核心功能是“含有可以和外部系統交換數據的數據寄存器”
d、另有部分寄存器用於輔助配置等目的（多功能化）
4、串行通信的共性問題：
a、串行通信特點：信號線少（最少到1根信號線），速度慢
b、需要約定數據格式——有通信標準，同步、異步
c、方便用不同介質方式遠距離通信——信號傳輸方式
d、傳送信息的速率需要控制和約定——通信波特率
e、干擾等可能產生通信錯誤——校驗與糾錯
f、數據的起始——數據流定界
5、串行數據傳送方式：
a、單工：確定一方爲發送器，一方爲接收器，數據只能從發送器到接收器

b、全雙工：沒有明確的發送方與接收方，數據可以通過兩條不相干鏈路雙向流通

c、半雙工：沒有明確的發送方與接收方，數據可以通過一條鏈路通過並用的方式實現雙向流通

6、信號傳輸方式與轉換
a、RS232電平信號：
首先看TTL電平，這是計算機內傳播的電平，設置2到5v爲1高電平,0到0.8爲0低電平,0.8到2是不允許的。難以長距離傳輸（十米內）

要轉換成RS232電平，如果是1，就轉換爲-15到-5v的電壓，如果是0，就轉換爲5到15v的電壓，然後以這個電平信號進行傳輸。到了接收方之後，再經過一個轉換，重新轉換爲TTL電平。
b、RS485/422電平信號：
就是485總線傳輸，也是從TTL電平轉換而來，用於傳輸鏈路上的電平信號。差分信號，抗干擾能力強，可以長距離傳輸（十公里到二十公里）

用兩根線扭在一起，通過兩條線之間的電壓差值來代表高電平或者低電平。先將TTL的低電平信號轉換爲Va-Vb<-0.2v的情況，而高電平轉換爲Va-Vb>0.2v的情況。
c、模擬載波信號：
適合利用電話交換網絡等傳輸介質，傳輸的是模擬信號（如音波）

即調製與解調的過程。這裏用到的modem就是我們的“貓”，即調制解調器。
7、電話線上的最高頻率爲4000，如果用一種頻率代表1，一種頻率代表0，每個比特最少用一個完整週期，那麼每秒最多能夠傳輸多少比特的信號？真實的modem（調制解調器）能傳多少？現在modem（調制解調器）是如何工作的？
modem的最高傳輸速率是指理論上能達到的最高傳輸速率，以bps爲單位，這裏主要指撥號連接速度，即服務器到modem的數據傳輸速率，只表明modem與ISP連接的一瞬間可以連接的速率。標準的56Kmodem的56K就是建立網絡連接時的速率，只是一個理論值，由於電話線路的噪音是不可避免的。
計算機在發送數據時，先由Modem把數字信號轉換爲相應的模擬信號，這個過程稱爲“調製”。經過調製的信號通過電話載波傳送到另一臺計算機之前，也要經由接收方的Modem負責把模擬信號還原爲計算機能識別的數字信號，這個過程我們稱“解調”。正是通過這樣一個“調製”與“解調”的數模轉換過程，從而實現了兩臺計算機之間的遠程通訊。
Modem通常有三種工作方式:掛機方式、通話方式、聯機方式。電話線未接通是掛機方式;雙方通過電話進行通話是通話方式;Modem已聯通，進行數據傳輸是聯機方式。
調制解調器通電後，通常先進入掛機方式，通過電話撥號撥通線路後進入通話方式，最後通過Modem的"握手" 過程進入聯機方式。正常使用時，由使用者通過控制電話機或Modem前面板的按鍵、內部開關實現三種方式間的轉換。
數模轉換的調製方法也有三種:
(1)頻移鍵控(FSK)。用特殊的音頻範圍來區別發送數據和接收數據。如調頻ModemBell-103型發送和接收數據的二進制邏輯被指定的專用頻率是:發送，信號邏輯0、頻率1070Hz，信號邏輯1、頻率1270Hz;接收，信號邏輯0、頻率2025Hz，信號邏輯1、頻率2225Hz。
(2)相移鍵控(PSK)，高速的Modem常用四相制，八相制，而四相制是用四個不同的相位表示00、01、10、11四個二進制數，如調相ModemBell-212A型。該技術可以使300bps的Modem傳送600bps的信息，因此在不提高線路調製速率僅提高信號傳輸速率時很有意義，但控制複雜，成本較高，八相制更復雜。
(3)相位幅度調製(PAM)，爲了儘量提高傳輸速率，不提高調製速率，採用相位調製和幅度調製結合的方法。它可用16個不同的相位和幅度電平，使1200bps的Modem傳送19200bps的數據信號。該種Modem一般用於高速同步通信中。