通信网络/并行与串行
在数字通信系统中,有两种数据传输方法:**并行**和**串行**。并行连接具有多条并行运行的线(因此得名),并且可以同时在所有线上传输数据。另一方面,串行使用一根线一次传输一个数据位。
现代计算机系统上的并行端口是并行通信连接的一个例子。并行端口有 8 根数据线,以及大量的接地线和控制线。IDE 硬盘连接器和 PCI 扩展端口是计算机系统中并行连接的另一个好例子。
现代计算机上的串行端口是串行通信的一个好例子。串行端口要么有一根数据线,要么有一对差分线,其余的线要么是接地线,要么是控制信号。USB、FireWire、SATA 和 PCI Express 是现代计算机中其他串行通信标准的典型例子。
很自然地会问这两种传输方法中哪一种更好。乍一看,似乎并行端口应该比串行端口传输数据快得多。假设我们有一个具有 8 根数据线的并行连接,以及一个具有单个数据线的串行连接。简单的算术似乎表明,并行系统可以传输速度是串行系统的 8 倍。
但是,并行端口极易受到**符号间干扰**(ISI)和噪声的影响,因此数据在长距离传输中可能会被损坏。此外,由于并行系统中的线具有少量电容和互感,因此并行线的带宽远低于串行线的带宽。我们现在都知道,带宽增加会导致更高的比特率。我们还知道,信道中噪声越小,意味着我们可以使用更高的信噪比(SNR)可靠地传输数据。
然而,如果我们通过使用具有 2 根线的差分信号(一根带正电压,一根带负电压)来增加串行连接的功率,我们可以使用相同的功率,获得两倍的 SNR,并达到更高的比特率,而不会受到噪声的影响。例如,USB 电缆使用屏蔽的差分串行通信,而 USB 2.0 标准能够以 480Mbits/sec 的数据传输速率传输数据!
此外,由于噪声和干扰的可能性增加,并行线需要比串行线短得多。考虑连接 PC 到打印机的标准并行端口线:这些线的长度在 3 到 4 英尺之间,最长的商业可用长度通常为 25 米(75 英尺)。现在考虑以太网线(它们是串行的,通常是无屏蔽双绞线):它们可以购买 100 米(300 英尺)长的线,而且 300 米(900 英尺)的线路并不罕见!
通用异步接收/发送器 (UART) 外设用于嵌入式系统中将字节数据转换为位串,这些位串可以使用 RS-232 等串行协议异步传输。
通用同步/异步接收/发送器 (USART) 外设与 UART 外设类似,只是还提供了通过发送器生成的时钟信号进行同步传输的功能。