串行通信協(xié)議

詞語解釋

串行通信協(xié)議是指在兩個或多個計(jì)算機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)以一種串行的方式傳輸?shù)膮f(xié)議。它是一種點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸方式，每次只能傳輸一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，并且只能一個方向傳輸，不能雙向傳輸。串行通信協(xié)議在通信中的應(yīng)用： 1、串行通信協(xié)議是一種點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸方式，它可以用來連接兩臺計(jì)算機(jī)，以便實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。 2、串行通信協(xié)議可以用來連接多臺計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)多臺計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。 3、串行通信協(xié)議也可以用來連接計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。 4、串行通信協(xié)議可以用來連接多臺計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多臺計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。 5、串行通信協(xié)議可以用來連接多臺計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多臺計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的信息交換。 6、串行通信協(xié)議可以用來連接多臺計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多臺計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的控制。 7、串行通信協(xié)議可以用來連接多臺計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備，實(shí)現(xiàn)多臺計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)通信。串行通信協(xié)議在通信中的應(yīng)用是非常廣泛的，它可以用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸，也可以用來實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，還可以用來實(shí)現(xiàn)多臺計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的信息交換、控制和網(wǎng)絡(luò)通信。因此，串行通信協(xié)議在通信中的應(yīng)用是非常重要的。

串行通信協(xié)議

最被人們熟悉的串行通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是EIA－232、EIA-422和EIA－485，也就是以前所稱的RS-232、RS-422和RS-485。由于EIA提出的建議標(biāo)準(zhǔn)都是以“RS”作為前綴，所以在工業(yè)通信領(lǐng)域，仍然習(xí)慣將上述標(biāo)準(zhǔn)以RS作前綴稱謂。

EIA－232、EIA-422和EIA－485都是串行數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，最初都是由電子工業(yè)協(xié)會（EIA）制訂并發(fā)布的，EIA-232在1962年發(fā)布，后來陸續(xù)有不少改進(jìn)版本，其中最常用的是EIA-232-C版。

目前EIA-232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。EIA-232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。EIA-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通信。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，EIA－232的傳送距離要求可達(dá)50英尺（約15米），最高速率為20kbps。

由于EIA-232存在傳輸距離有限等不足，于是EIA-422誕生了。EIA-422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了一種平衡通信接口，將傳輸速率提高到10Mbps，傳輸距離延長到4000英尺（約1219米），并允許在一條平衡總線上連接最多10個接收器。當(dāng)然，EIA－422也有缺陷: 因?yàn)槠淦胶怆p絞線的長度與傳輸速率成反比，所以在100kbps速率以內(nèi)，傳輸距離才可能達(dá)到最大值，也就是說，只有在很短的距離下才能獲得最高傳輸速率。一般在100米長的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mbps。另外有一點(diǎn)必須指出，在EIA-422通信中，只有一個主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能進(jìn)行通信，所以EIA-422支持的是點(diǎn)對多點(diǎn)的雙向通信。

為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA于1983年在EIA-422基礎(chǔ)上制定了EIA-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個發(fā)送器連接到同一條總線上，同時增加了發(fā)送器的驅(qū)動能力和沖突保護(hù)特性，擴(kuò)展了總線共模范圍，后命名為TIA/EIA-485-A標(biāo)準(zhǔn)。

由于EIA-485是從EIA-422基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，所以EIA-485許多電氣規(guī)定與EIA-422相仿，如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻、最大傳輸距離約為1219米、最大傳輸速率為10Mbps等。但是，EIA-485可以采用二線與四線方式，采用二線制時可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信，而采用四線連接時，與EIA-422一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對多點(diǎn)通信，但它比EIA-422有改進(jìn)，無論四線還是二線連接方式總線上可接多達(dá)32個設(shè)備。

由于EIA-232、EIA-422與EIA-485標(biāo)準(zhǔn)只對接口的電氣特性做出規(guī)定，而不涉及接插件、電纜或協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容規(guī)定比較簡單，在此標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，用戶可以建立自己的高層通信協(xié)議。因此，這些串行通信技術(shù)應(yīng)用很廣，如錄像機(jī)、計(jì)算機(jī)以及許多工業(yè)控制設(shè)備上都配備有EIA－232串行通信接口。

幾十年不變的串行通信技術(shù)近兩年被打破了，打破堅(jiān)冰的技術(shù)就是USB。USB接口的出現(xiàn)在工業(yè)通信領(lǐng)域的反映很冷淡，然而在IT界的反響卻十分強(qiáng)烈。如今在計(jì)算機(jī)外聯(lián)的設(shè)備中，越來越多的設(shè)備開始使用USB接口。

IT新銳－USB

USB是英文 Universal Serial Bus 的縮寫，翻譯成中文的含義是“通用串行總線”。

從技術(shù)上看，USB是一種串行總線系統(tǒng)，它的最大特性是支持即插即用和熱插拔功能。在Windows 2000的操作系統(tǒng)中，任何一款標(biāo)準(zhǔn)的USB設(shè)備可以在任何時間、任何狀態(tài)下與計(jì)算機(jī)連接，并且能夠馬上開始工作。

USB誕生于1994年，是由康柏、IBM、Intel和Microsoft共同推出的，旨在統(tǒng)一外設(shè)接口，如打印機(jī)、外置Modem、掃描儀、鼠標(biāo)等的接口，以便于用戶進(jìn)行便捷的安裝和使用，逐步取代以往的串口、并口和PS/2接口。

發(fā)展至今，USB共有三種標(biāo)準(zhǔn)：1996年發(fā)布的USB1.0，1998年發(fā)布的USB1.1以及剛剛發(fā)布的最新標(biāo)準(zhǔn)USB2.0。此三種標(biāo)準(zhǔn)最大的差別就在于數(shù)據(jù)傳輸速率方面，當(dāng)然，在其他方面也有不同程度的改進(jìn)。就目前的USB2.0而言，其傳輸速度可以達(dá)到480Mbps，最多可以支持127個設(shè)備。

目前在IT領(lǐng)域，USB接口可謂春風(fēng)得意。人們在市場上可以看到，每一款計(jì)算機(jī)主板都帶有不少于2個USB接口，USB打印機(jī)、USB調(diào)制解調(diào)器、USB鼠標(biāo)、USB音箱、USB存儲器等產(chǎn)品越來越多，USB接口已經(jīng)占據(jù)了串行通信技術(shù)的壟斷地位。

但是，在工業(yè)領(lǐng)域，使用USB接口的產(chǎn)品則甚為少見。在工業(yè)領(lǐng)域，人們更要求產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性，目前，EIA標(biāo)準(zhǔn)下的串行通信技術(shù)完全可以滿足人們對工業(yè)設(shè)備傳輸?shù)母鞣N性能要求，而且，這些產(chǎn)品價格非常低廉。相比之下，USB價格較高，并且其即插即用的功能在工業(yè)通信中沒有優(yōu)勢。因?yàn)楣I(yè)設(shè)備一般連接好以后很少進(jìn)行重復(fù)插拔，USB特性的優(yōu)越性不能很好地被體現(xiàn)出來，也就得不到工業(yè)界的普遍認(rèn)可。因此，在工業(yè)領(lǐng)域，EIA標(biāo)準(zhǔn)依然占據(jù)統(tǒng)治地位。

目前，還有一項(xiàng)串行通信技術(shù)受到人們的關(guān)注，這就是IEEE 1394，這項(xiàng)技術(shù)雖然還沒有普及，但是，人們對它的前景十分看好。

未來之星－IEEE 1394

IEEE 1394是一種與平臺無關(guān)的串行通信協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)速度分為100Mbps、200Mbps和400Mbps，是IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會）于1995年正式制定的總線標(biāo)準(zhǔn)。目前，1394商業(yè)聯(lián)盟正在負(fù)責(zé)對它進(jìn)行改進(jìn)，爭取未來將速度提升至800Mbps、1Gbps和1.6Gbps這三個檔次。相比于EIA接口和USB接口，IEEE 1394的速度要高得多，所以，IEEE 1394也稱為高速串行總線。

IEEE 1394提供了一種高速的即插即用總線。接入這條總線，各種外設(shè)便不再需要單獨(dú)供電，它也支持等時的數(shù)據(jù)傳輸，是將計(jì)算機(jī)和消費(fèi)類電器連接起來的重要橋梁。例如，用戶可以在計(jì)算機(jī)上接駁一部數(shù)字VCR，把它當(dāng)作一個普通的外設(shè)使用，既可用來播放電影，亦可以錄制在計(jì)算機(jī)上編輯視頻流。除此以外，帶有IEEE 1394接口的DV（數(shù)字視頻）攝影機(jī)和數(shù)字衛(wèi)星接收器目前均已上市。由于速度非�？欤运窍M(fèi)類影音（A/V）電器、存儲、打印、高分辨率掃描和其他便攜設(shè)備的理想選擇。

從技術(shù)上看，IEEE 1394具有很多優(yōu)點(diǎn)，首先，它是一種純數(shù)字接口，在設(shè)備之間進(jìn)行信息傳輸?shù)倪^程中，數(shù)字信號不用轉(zhuǎn)換成模擬信號，從而不會帶來信號損失；其次，速度很快，1Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速度可以非常好地傳輸高品質(zhì)的多媒體數(shù)據(jù)，而且設(shè)備易于擴(kuò)展，在一條總線中，100Mbps、200Mbps和400Mbps的設(shè)備可以共存；另外，產(chǎn)品支持熱插拔，易于使用，用戶可以在開機(jī)狀態(tài)下自由增減IEEE 1394接口的設(shè)備，整個總線的通信不會受到干擾。

也許有人會問，采用并行方式不是可以達(dá)到更高的傳輸速度嗎？例如，包含了8根線芯的一條并行電纜和一條串行電纜相比，前者的速度可以是后者的8倍。從理論上看的確如此，但是在實(shí)際使用時，人們還要考慮其他許多因素。例如，在并行電纜的多股線芯之間，電子干擾比較厲害; 速度較高的時候，線芯之間的同步也是一個問題; 總線的問題則更加復(fù)雜。而各種IEEE 1394可通過菊花鏈的形式連接成一個網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)然，由于成本原因，它只適合組成一個小網(wǎng)，而且內(nèi)含的設(shè)備都是家用電器和計(jì)算機(jī)外設(shè)之類的東西，不適合組建一個真正的“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”。但它在一條總線內(nèi)可以連接大量設(shè)備（最多63個），數(shù)據(jù)的傳輸?shù)玫綐O大簡化，不僅需要的命令集被精簡了，而且只需針對一個地址直接進(jìn)行讀寫。

目前支持IEEE 1394的產(chǎn)品有臺式計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、高精度掃描儀、數(shù)字視頻(DV)攝影機(jī)、數(shù)碼音箱(SA2.5)、數(shù)碼相機(jī)等。

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