串行通信协议 - 概述

• 参考
  • https://blog.csdn.net/Rocher_22/article/details/116590629

1. 串行通信 & 并行通信

• 串行通信：利用一条传输线将数据位一位一位的传送。
• 并行通信：利用多条传输线将一个数据的多bit同时传送。
• 串行和并行哪个更快？
  • 在时钟频率较低时，因为并行可以同时传输多个bit，所以速率比串行要快。
  • 时钟频率提高到一定程度时，由于并行通信存在很多平行且紧密的导线，信号变化越来越快，导致导线之间的干扰越来越严重。
  • 串行通信导线少，且有差分信号加持，抗干扰能力更强，可以通过不断提升时钟频率来获得更高的传输速率，所以很多高速传输也使用串行通信，如USB、PCIe等。

2. 单工 & 半双工 & 全双工

• 串行通信按照传输的方向分类，有以下三种：
  • 单工：数据传输只能在一个固定方向上传输，这个方向固定后就不可更改，不能实现双向通信。
  • 半双工：传输方向可以切换，但是在某个时刻，只允许数据在一个方向上传输。（如IIC通信）
  • 全双工：允许数据同时两个方向传输，可以认为发送和接收是完全独立的。（如SPI通信）

3.同步通信和异步通信

• 串行通信按照传输的方式分类，有以下两种：
  • 同步
    • 收发双方使用一根时钟信号，来进行双方数据同步，一般双方会规定在时钟上升/下降沿对数据进行采样。
    • SPI，IIC
  • 异步
    • 不使用时钟信号进行数据同步，而是在数据信号中穿插一些用于同步的信号位，或者以数据帧的格式传输数据，例如规定起始位、数据位、奇偶校验位、停止位等。
    • 一些通讯还需要使用波特率衡量数据传送速率，以便更好的同步。
    • UART，但是USART可以同步&异步通信。
  • 两者比较
    • 对于同步来说，传输内容大部分就是有效数据；而异步，传输内容会包含帧的各种标识符；所以同步通讯的效率更高。
    • 但是同步对发送和接收方的时钟允许误差要求较小。