嵌入式（二十五）：串行通信

1、一个计算机系统（独立冯·诺伊曼计算机）如何与另一个系统（可能是计算机），在满足应用要求条件下，如何简便、实用、快捷、可靠……连接起来，以使能够相互交流信息。许多场合并不需要“并行总线”，更简洁的“串行通信总线”即可。
2、串口通信基本原理：用少量的“通道”（如导线）将要传送的多个bit数据，在时间轴上“分时”传送过去，用以代替（冯·诺伊曼系统结构）计算机系统中“并行”方式工作总线（一次传送多个bit），也解决了很多 “并行”总线难以实现场合。
3、系统结构中的串行通信类模块：
a、“串行类模块”属“输入/输出”部分
b、在CPU看来，是若干个可以访问的单元（寄存器）
c、核心功能是“含有可以和外部系统交换数据的数据寄存器”
d、另有部分寄存器用于辅助配置等目的（多功能化）
4、串行通信的共性问题：
a、串行通信特点：信号线少（最少到1根信号线），速度慢
b、需要约定数据格式——有通信标准，同步、异步
c、方便用不同介质方式远距离通信——信号传输方式
d、传送信息的速率需要控制和约定——通信波特率
e、干扰等可能产生通信错误——校验与纠错
f、数据的起始——数据流定界
5、串行数据传送方式：
a、单工：确定一方为发送器，一方为接收器，数据只能从发送器到接收器

b、全双工：没有明确的发送方与接收方，数据可以通过两条不相干链路双向流通

c、半双工：没有明确的发送方与接收方，数据可以通过一条链路通过并用的方式实现双向流通

6、信号传输方式与转换
a、RS232电平信号：
首先看TTL电平，这是计算机内传播的电平，设置2到5v为1高电平,0到0.8为0低电平,0.8到2是不允许的。难以长距离传输（十米内）

要转换成RS232电平，如果是1，就转换为-15到-5v的电压，如果是0，就转换为5到15v的电压，然后以这个电平信号进行传输。到了接收方之后，再经过一个转换，重新转换为TTL电平。
b、RS485/422电平信号：
就是485总线传输，也是从TTL电平转换而来，用于传输链路上的电平信号。差分信号，抗干扰能力强，可以长距离传输（十公里到二十公里）

用两根线扭在一起，通过两条线之间的电压差值来代表高电平或者低电平。先将TTL的低电平信号转换为Va-Vb<-0.2v的情况，而高电平转换为Va-Vb>0.2v的情况。
c、模拟载波信号：
适合利用电话交换网络等传输介质，传输的是模拟信号（如音波）

即调制与解调的过程。这里用到的modem就是我们的“猫”，即调制解调器。
7、电话线上的最高频率为4000，如果用一种频率代表1，一种频率代表0，每个比特最少用一个完整周期，那么每秒最多能够传输多少比特的信号？真实的modem（调制解调器）能传多少？现在modem（调制解调器）是如何工作的？
modem的最高传输速率是指理论上能达到的最高传输速率，以bps为单位，这里主要指拨号连接速度，即服务器到modem的数据传输速率，只表明modem与ISP连接的一瞬间可以连接的速率。标准的56Kmodem的56K就是建立网络连接时的速率，只是一个理论值，由于电话线路的噪音是不可避免的。
计算机在发送数据时，先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程我们称“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程，从而实现了两台计算机之间的远程通讯。
Modem通常有三种工作方式:挂机方式、通话方式、联机方式。电话线未接通是挂机方式;双方通过电话进行通话是通话方式;Modem已联通，进行数据传输是联机方式。
调制解调器通电后，通常先进入挂机方式，通过电话拨号拨通线路后进入通话方式，最后通过Modem的"握手" 过程进入联机方式。正常使用时，由使用者通过控制电话机或Modem前面板的按键、内部开关实现三种方式间的转换。
数模转换的调制方法也有三种:
(1)频移键控(FSK)。用特殊的音频范围来区别发送数据和接收数据。如调频ModemBell-103型发送和接收数据的二进制逻辑被指定的专用频率是:发送，信号逻辑0、频率1070Hz，信号逻辑1、频率1270Hz;接收，信号逻辑0、频率2025Hz，信号逻辑1、频率2225Hz。
(2)相移键控(PSK)，高速的Modem常用四相制，八相制，而四相制是用四个不同的相位表示00、01、10、11四个二进制数，如调相ModemBell-212A型。该技术可以使300bps的Modem传送600bps的信息，因此在不提高线路调制速率仅提高信号传输速率时很有意义，但控制复杂，成本较高，八相制更复杂。
(3)相位幅度调制(PAM)，为了尽量提高传输速率，不提高调制速率，采用相位调制和幅度调制结合的方法。它可用16个不同的相位和幅度电平，使1200bps的Modem传送19200bps的数据信号。该种Modem一般用于高速同步通信中。