Protocolo de comunicación asíncrona para comunicación serie
1. Formato de datos en comunicación asíncrona en serie
Comunicación asíncrona ASYNC (comunicación de datos asíncrona), también conocida como comunicación asíncrona start-stop, es la información de datos más utilizada en la comunicación por computadora. Método de transmisión. Se transmite en unidades de caracteres. No existe un requisito de intervalo de tiempo fijo entre caracteres y los bits de cada carácter se transmiten en un momento fijo. El método para que el receptor y el remitente logren la sincronización es establecer el bit de inicio y el bit de parada en el formato de caracteres. Antes de enviar oficialmente un carácter válido, el transmisor primero envía un bit de inicio, luego envía el bit de carácter válido y luego envía un bit de parada al final del carácter. El bit de inicio y el bit de parada constituyen una trama.
Formato de datos durante la transmisión asíncrona en serie:
⑴ Bit de inicio: El bit de inicio debe ser un nivel "0" lógico que dure un bit y marque el inicio de la transmisión. .
⑵ Bits de datos: Los bits de datos son de 5 a 8 bits, que siguen al bit de inicio y son los bits de datos válidos de los caracteres que se transmiten. Al transmitir, el bit de orden inferior del carácter se transmite primero y luego el bit de orden superior del carácter. El número de bits de datos se puede configurar mediante hardware o software.
⑶ Bit de paridad: el bit de paridad solo ocupa un bit y se utiliza para comprobar pares o impares. El bit de paridad también se puede omitir.
⑷ Bit de parada: el bit de parada es de 1 bit, 1,5 bits o 2 bits y se puede configurar mediante software. Debe ser un nivel lógico "1", que marca el final de la transmisión de un carácter.
⑸ Bit inactivo: el bit inactivo indica que la línea está en un estado inactivo y en este momento la línea está en un nivel lógico "1". No hay necesidad de bits inactivos. En este momento, la eficiencia de la transmisión asincrónica es la más alta.
2. Recepción de datos durante la comunicación asíncrona en serie
Durante la comunicación asíncrona en serie, el receptor detecta o monitorea continuamente los cambios de nivel en la línea de entrada en serie cuando detecta un bit de inicio válido. aparece, usted sabe que está llegando un bit de carácter válido y comienza a recibir caracteres válidos. Cuando se detecta un bit de parada, sabe que los caracteres transmitidos han finalizado. Después de un intervalo de tiempo aleatorio, se lleva a cabo el proceso de transmisión del siguiente carácter. Por lo general, el período del reloj de muestreo del extremo receptor es más corto que el período de bits del carácter transmitido. La frecuencia del reloj de muestreo comúnmente utilizada es 16 veces la frecuencia de bits. Esta medida se toma para mejorar la capacidad antiinterferente, consulte la Figura 8.19. Puede verse en la figura que el período de bits Td del carácter transmitido es igual a 16 veces el período del reloj de muestreo Tc. Cada flanco ascendente del reloj de muestreo del receptor muestrea la señal de entrada y verifica si el nivel bajo en la línea de datos de recepción permanece durante 8 o 9 ciclos de reloj consecutivos para determinar si el nivel bajo en la línea de transmisión es un verdadero comienzo. De esta manera, se pueden evitar malos funcionamientos causados por interferencias de ruido y se pueden eliminar bits de inicio en falso. El punto medio del bit de inicio se determina con bastante precisión, proporcionando así una base de tiempo a partir de la cual se muestrean los bits de datos restantes cada 16 Tc para garantizar la exactitud de los datos transmitidos.
Para lograr el punto de referencia de los datos de muestreo, el extremo receptor puede realizar los siguientes pasos:
⑴ Establecer un contador de frecuencia de reloj de muestreo en el extremo receptor cuando el flanco descendente de. se detecta el bit de inicio, se borra y comienza a contar el reloj de muestreo, es decir, cada vez que llega un reloj, el contador aumenta en 1.
⑵ Cuando el contador cuenta hasta 8, significa que ha alcanzado la posición media del bit de inicio. En este momento, el valor de muestreo es 0, lo que indica que es el bit de inicio real y el. el contador se borra al mismo tiempo; si el valor de muestreo no es 0, significa que el flanco descendente detectado al principio no es el flanco del bit inicial real, sino una interferencia. Esta detección debe invalidarse, el contador debe. se borrará y se deberá reiniciar la detección del bit de inicio.
⑶ Después de detectar el bit de inicio real, el contador se borra. Cada vez que cuenta hasta 16, se muestrea la forma de onda de la señal recibida (es decir, la mitad de cada bit) y el valor recopilado se almacena temporalmente. guárdelo, borre el contador al mismo tiempo y cuente nuevamente hasta que se muestree el último bit de parada.
⑷ Si el bit de parada se muestrea correctamente (es 1), el carácter se recibe y se carga en el registro desde el registro temporal. Si el valor de muestreo del bit de parada es 0, significa que hay un problema con la sincronización o la transmisión, y los caracteres muestreados esta vez no son válidos y no se recibirán.
Características de la comunicación asíncrona
⑴ La transmisión de datos mediante el protocolo de comunicación asíncrona start-stop no tiene altos requisitos en la sincronización del reloj de las partes emisora y receptora, incluso si la hay. una cierta desviación en la frecuencia de reloj de las partes emisora y receptora, siempre que no haya Si el muestreo del receptor después del bit inicial de un carácter está desalineado, la transmisión de datos aún puede continuar normalmente.
Por lo tanto, el remitente y el receptor de la comunicación asincrónica no necesitan tener relojes diferentes, y ambas partes en la comunicación pueden usar sus propios relojes locales.
⑵ En aplicaciones reales, el formato de datos de la comunicación asíncrona en serie, incluido el número de bits de datos, la configuración de bits de verificación y el número de bits de parada, se puede determinar a través de la interfaz serie programable de acuerdo con la realidad. El circuito se configura mediante comandos de software. En diferentes sistemas de transmisión, las configuraciones de estos formatos de comunicación pueden ser completamente diferentes; sin embargo, las configuraciones del remitente y del receptor en el mismo sistema de transmisión deben ser consistentes; de lo contrario, la transmisión de datos será inconsistente debido a la inconsistencia entre el receptor y el receptor; remitente. Errores y confusión.
⑶ En la comunicación asíncrona en serie, se requieren algunos bits de información adicionales para enviar un carácter, como el bit de inicio, el bit de verificación, el bit de parada, etc. Estos bits de información adicional no son información válida en sí mismos. Se denominan sobrecarga adicional o sobrecarga de comunicación. Esta sobrecarga adicional reduce la eficiencia de la comunicación. Por ejemplo, un carácter consta de 7 bits, más un bit de inicio, un bit de verificación y un bit de parada. Para enviar un carácter se deben enviar 10 bits, de los cuales solo 7 bits son válidos y los 3 bits restantes no. causando que el 30% de la capacidad de comunicación se convierta en gastos generales adicionales. Por lo tanto, la comunicación asíncrona es adecuada para situaciones en las que la cantidad de datos a transmitir es pequeña o los requisitos de transmisión no son altos. Para la transmisión rápida y de grandes cantidades de información, generalmente se utilizan métodos de comunicación síncronos con mayor eficiencia de comunicación.
⑷ La comunicación asíncrona en serie se basa en el método de configurar el bit de inicio y el bit de parada para cada carácter para lograr la sincronización entre las partes que se comunican.