串行通信基础知识

  1. 异步通信的字符信息格式

  工业通信中广泛地使用串行数据通信，串行通信是以二进制的位(bit)为单位的数据传输方式，每次只传送一位，最少只需要两根线(双绞线)就可以连接多台设备，组成控制网络。

  在串行通信中，接收方和发送方的额定传输速率虽然相同，双方实际的传输速率之间总是有一些微小的差别。如果不采取措施，在连续传送大量的信息时，将会因积累误差造成发送和接收的数据错位，使接收方收到错误的信息。为了解决这一问题，需要使发送过程和接收过程同步。按同步方式的不同，串行通信分为异步通信和同步通信。

  异步通信采用字符同步方式，其字符信息格式如图6-1所示，发送的字符由一个起始位、7个或8个数据位、1个奇偶校验位(可以没有)和停止位(1位或2位)组成。通信双方需要对采用的信息格式和数据的传输速率作相同的约定。接收方检测到停止位和起始位之间的下降沿后，将它作为接收的起始点，在每一位的中点接收信息。由于一个字符信息格式包含的位数不多，即使发送方和接收方的收发频率略有不同，也不会因为两台设备之间的时钟周期的积累误差而导致信息的发送和接收错位。异步通信传送的附加非有效信息较多，传输效率较低，但是随着通信速率的提高，可以满足控制系统通信的要求，PLC一般采用异步通信。

  奇偶校验用来检测接收到的数据是否出错。如果指定的是偶校验，发送方发送的每一个字符的数据位和奇偶校验位中“1”的个数为偶数。如果数据位包含4个“1”，奇偶校验位将是0如果数据位包含5个“1”，奇偶校验位将是1。这样可以保证数据位和奇偶校验位中“1”的个数为偶数。

  接收方对接收到的每一个字符的奇偶性进行校验，可以检验出传送过程中的错误。如果选择不进行奇偶校验，传输时没有校验位，不进行奇偶校验。

  2. 单工与双工通信

  单工通信方式只能沿单一方向传输数据，双工通信方式的信息可以沿两个方向传送，每一个站既可以发送数据，也可以接收数据。双工方式又分为全双工方式和半双工方式。

  全双工方式数据的发送和接收分别用两组不同的数据线传送，通信的双方都能在同一时刻接收和发送信息(见图6-2)。

  半双工方式用同一组线接收和发送数据，通信的双方在同一时刻只能发送数据或只能接收数据(见图6-3)。通信方向的切换过程需要一定的延迟时间。

  3. 传输速率

  在串行通信中，传输速率(又称波特率)的单位为波特，即每秒传送的二进制位数，其符号为bit/s或bps。不同的串行通信网络的传输速率差别极大，有的只有数百bit/s，高速串行通信网络的传输速率可达1Gbit/s或更高。