Transmisie în serie
Această intrare sau secțiune privind telecomunicațiile nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți . |
Transmisia serial este un mod de comunicare între dispozitivele digitale în care biții sunt transferați de-a lungul unui canal de comunicație unul după altul și ajung secvențial la receptor în aceeași ordine în care le-a transmis expeditorul.
Descriere
În ciuda complexității arhitecturale și de gestionare mai mari în comparație cu transmisia paralelă , modul serial este unul dintre cele mai răspândite în domeniul IT, deoarece:
- necesită mai puține fire cu reducerea consecventă a costurilor
- este mai tolerant la interferențe și erori de transmisie
Evident, circuitul de transmisie mai simplu are ca contrapartidă o complexitate de gestionare mai mare.
Mod sincron
Dispozitivele digitale, cum ar fi memoriile și microprocesoarele, funcționează de obicei cu unități minime de 4 sau 8 biți . În arhitectura primelor procesoare, mecanismul de transmitere a datelor de la un dispozitiv la altul a fost, prin urmare, proiectat spontan pentru a transporta date folosind un fir pe bit , la care trebuie adăugate o conexiune la pământ și semnalul de ceas pentru coordonare.de toate operațiunile.
Ca o primă alternativă la transmisia paralelă, este posibilă transmiterea tuturor biților în ordine pe un singur fir prin sincronizarea acestora cu un semnal periodic (numit ceas ) transmis cu un alt fir. Acest mod, numit sincron, necesită trei fire (semnal, ceas și masă) și permite viteze mari, dar, deși este posibil să se elimine firul de masă, folosind solul, utilizarea unui fir de sincronizare nu îl face potrivit, pentru de exemplu, utilizarea sistemelor existente, cum ar fi rețeaua telefonică sau rețeaua electrică. Pentru a depăși acest lucru, trebuie utilizate modemuri (DCE) adecvate pentru transmiterea sincronă a datelor și conectate la terminalul de date (DTE) printr-o linie serială sincronă de tip EIA RS232 sau echivalent.
În cazul transmisiilor seriale sincrone printr-un sistem Terminal - Modem (DTE - DCE), sunt necesare și indispensabile câteva caracteristici specifice:
- să aibă un computer suficient de puternic pentru a îndeplini cerințele de continuitate a fluxului de date tipice transmiterii sincrone.
- au o interfață de tip sincron
În prezent, majoritatea computerelor personale au interfețe seriale de tip asincron EIA RS232 datorită capacităților originale limitate ale computerelor și costurilor acestor tipuri de interfețe (având în vedere piața limitată).
Indiferent de protocolul utilizat (date), transmisia TREBUIE să fie precedată de cel puțin trei caractere SYC (Sync sau SYNCHRONOUS IDLE) ASCII , Hex 16, Binary 0001 0110, astfel încât modemul și, în special, receptorul DTE să se poată sincroniza bine. Dintre aceste trei personaje, cel puțin primul este în general pierdut, în timp ce celelalte două ar trebui să ajungă la destinație, permițând astfel o verificare inițială a bunătății liniei și a întregului sistem. Cu toate acestea, primul caracter primit de telecomanda DTE TREBUIE să fie întotdeauna un caracter SYC.
Dacă, din orice motiv, DTE-ul din transmisie nu are temporar date semnificative de trimis, pentru a nu renunța la conexiunea sincronă și a invalida datele transmise anterior, TREBUIE să transmită în mod autonom caracterul "filler" DLE (DATA LINK ESCAPE) ASCII , Hex 10, Binar 0001 0000.
Până acum specificațiile hardware. Pentru caracteristicile protocoalelor mai mult sau mai puțin complexe în medii sincrone, vă rugăm să consultați articolele specifice.
Mod asincron
În modul asincron emițătorul și receptorul se sincronizează folosind aceleași date: emițătorul trimite inițial un bit de pornire , apoi datele reale (de obicei de la cinci la opt biți, cu primul bit cel mai puțin semnificativ mai întâi), un bit opțional de paritate și în sfârșit, un timp de oprire care poate avea lungimi tipice diferite (una, una și jumătate sau două ori de biți). Bitul de pornire este de polaritate opusă stării normale (spațiu sau 0). Bitul de oprire are polaritate normală (marca sau 1) și creează un spațiu înainte de începerea următorului caracter. Modul asincron, în cazul transmisiilor lungi, utilizează semnale mult mai puțin eficiente decât modul sincron, în care, după un preambul de sincronizare, toți biții transportă date.
Primele dispozitive seriale, utilizate în teleimprimante , au fost comutatoare rotative mecanice, care au trimis caractere codate pe 5 biți în format Baudot în locul codului Morse . Ulterior, caracterele au fost codificate folosind 7 biți în format ASCII . Când IBM a dezvoltat primul computer, la începutul anilor 1960, bazat pe o arhitectură pe 8 biți, a extins și codul pentru a utiliza 128 de caractere suplimentare disponibile: EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code).
În teleimprimantele mecanice bitul de oprire este adesea extins la două ori de biți, pentru a oferi mecanismului mai mult timp pentru a termina de imprimat un caracter.
Bitul de paritate poate fi impar sau par sau omis. Bitul de paritate ciudat este mai fiabil deoarece asigură că va exista întotdeauna o tranziție sau o trecere a datelor, permițând dispozitivelor să se resincronizeze.
În prezent, verificarea parității nu mai este utilizată, deoarece sistemul nu este fiabil, mai ales că, odată cu viteza crescută de transmisie, o posibilă perturbare electromagnetică poate dura mai mult decât același timp de transmisie de un bit. În acest caz, sistemul de control al parității va da feedback fals „paritate satisfăcută” atunci când se pierd doi biți cu aceeași valoare (0 sau 1) (eroare). Controlul preciziei fluxurilor de date este acum încredințat protocolului de transmisie și verificărilor de tip CRC . Majoritatea comunicațiilor seriale asincrone se fac astăzi cu un format de caractere de 8N1 (8 biți de date, fără paritate, 1 bit de oprire). În acest caz, fiecare caracter va fi transmis folosind un total de 10 biți (1 Start, 8 date, 1 Stop).
Viteza standard pentru un dispozitiv serial asincron depinde de tipul liniilor de date și este măsurată în biți pe secundă (bps) sau, alternativ, în simboluri pe secundă ( baud ). Teleimprimantele mecanice standard variază de la 110 la 150 baud, modemul în bandă vocală de la 300 la 56.200 baud, conexiunile ADSL variază de la 640 kbit / s în sus și conexiunile Ethernet de la 10 Mbit / s la 1 Gbit / s.
Transmisiile seriale utilizează cabluri și tensiuni standard diferite. În modul Full duplex , transmisia și recepția simultane sunt permise (de exemplu, telefon). În modul Half duplex , pe de altă parte, este permisă o transmisie la un moment dat, într-o singură direcție (de exemplu, walkie-talkie).
Mod izocron
Modul izocron este o tehnică de transmisie asincronă pe un dispozitiv de tip sincron. În practică, se poate întâmpla să aveți un canal sincron de mare viteză și să fie necesar, din diverse motive, să stabiliți o conexiune asincronă. Acest lucru este posibil din punct de vedere tehnic numai atâta timp cât viteza de transmisie asincronă este un sfert din viteza la care operează transmisia sincronă. În practică, este posibil să se transmită în mod asincron 1200 bit / s pe o conexiune sincronă setată la 9800 bit / s.
Standard
Standardele de transmisie în serie diferă în ceea ce privește caracteristicile electrice și protocolul de transmisie a datelor.
Ethernet
Ethernet este numele unei familii de tehnologii pentru rețele locale , dezvoltată experimental de Robert Metcalfe și David Boggs (asistentul său) la Xerox PARC , care definește specificațiile tehnice la nivel fizic ( conectori , cabluri , tip de transmisie etc.). ) și la nivelul MAC al modelului arhitectural de rețea ISO / OSI .
FireWire
Conexiunea FireWire ( IEEE 1394 ) este utilizată în mod obișnuit pentru a conecta dispozitive de stocare sau dispozitive de captare video.
Port paralel
IEEE 488
IEEE 488 , cunoscut și sub numele de General Purpose Interface Bus ( GPIB ) și Hewlett-Packard Instrument Bus ( HP-IB ) este un autobuz pentru interconectarea și controlul echipamentelor electronice, standardizat de IEEE .
Acesta derivă dintr-un protocol propriu ( HP-IB ) pe care HP l-a implementat pentru a permite controlul de către computer a gamei largi de instrumente de măsurare pe care le-a produs.
În timp, pentru a fi compatibili cu concurența, toți producătorii care operează în sectorul instrumentelor electronice au adoptat acest protocol. Prin urmare, GPIB s-a născut din ceea ce era deja un standard de facto .
Cu IEEE-488 este posibil să se conecteze până la un maxim de 15 dispozitive în lanțuri , de exemplu în serie cu semnalul transmis de la un dispozitiv la altul, prin intermediul unei magistrale paralele de 8 biți. Viteza maximă, inițial 1 MB / s, a fost crescută la 8 MB / s în versiunile mai noi.
Acest autobuz a avut o avere enormă între 1976 și 1980 datorită singurei interfețe periferice a familiei Commodore PET și CBM utilizate efectiv (al doilea port 6522 nu era protejat și, prin urmare, era prea puțin de încredere).
Port serial
EIA RS-232
EIA RS-232 ( Electronic Industries Alliance Recommended Standard 232 ), denumit adesea simplu RS-232 sau cu portul serial mai generic (și oarecum necorespunzător) este un standard EIA echivalent cu standardul european CCITT V21 / V24, care definește un interfață serială de viteză redusă pentru schimbul de date între dispozitive digitale.
Prin așezarea unui cablu fizic între două dispozitive electronice echipate cu un port RS-232, este posibil să se stabilească o comunicare între ele.
EIA RS 422
EIA RS-422 este un standard EIA sau V11 în standardul european CCITT.
Este un protocol serial de comunicare a datelor care implică utilizarea a două fire cu linii diferențiale și multipunct ( diferențiale echilibrate). Pentru fiecare pereche de fire, asigură transmisia de date unidirecțională și nereversibilă pe liniile de transmisie de date terminate sau neterminate.
În cazul a două perechi de fire și, evident, cu două circuite similare, se obține conexiunea full duplex .
Spre deosebire de EIA RS-485 , care diferă doar prin capacitatea de a se plasa pe linia cu impedanță ridicată dacă nu este selectat, EIA-422 nu permite mai multe emițătoare, ci doar receptoare multiple.
Spre deosebire de standardul EIA , RS-232 a fost conceput pentru a conecta direct două dispozitive (fie ele DTE sau DCE) cu imunitate ridicată la perturbări chiar și la distanțe considerabile (de obicei până la 1550 m) și la viteze considerabile (chiar și peste 20.000 biți / secundă ).). Este un standard foarte comun, în special în domeniul industrial.
Deoarece schimbarea stării datelor este determinată de diferența de tensiune pe cele două fire într-un mod echilibrat (de la 0 la +5 V și respectiv -5 V pe cei doi conductori) și din moment ce ambele fire s-au rostogolit împreună cu un bine precis trebuie să urmeze aceeași cale, un zgomot sau o perturbare electrică, care afectează ambii conductori, nu modifică tensiunea relativă dintre ei, obținând astfel o imunitate ridicată la perturbații.
Conectorii utilizați pentru această interfață sunt DB-25 conform EIA-530 și DB-37 conform EIA-449 . Lungimea maximă a cablului este de 1550 m pentru viteze care nu depășesc 1 Mbit / s.
Ca orientare, următoarele viteze maxime de conexiune sunt recomandate pentru viteze mari:
- 10 Mbit / s lungime 1,2 m
- 100 kbit / s lungime 1200 m
O utilizare obișnuită pentru EIA-422 este ca o extensie la RS-232 . De asemenea, o variantă compatibilă cu RS-232 și adoptarea unui conector mini-DIN-8 a fost folosită mult timp pe Macintosh până când a fost înlocuită de USB- ul Intel de pe iMac .
EIA RS-485
EIA RS-485 , echivalent cu standardul european CCITT V11, este un model OSI specific la nivelul fizic al unei conexiuni seriale cu două fire , semi-duplex și multipunct. Standardul specifică un sistem de gestionare a semnalului sub formă diferențială: diferența dintre tensiunea prezentă pe cele două fire constituie datele în tranzit. O polaritate indică nivelul logic 1, polaritatea inversă indică nivelul logic 0. Diferența de potențial trebuie să fie de cel puțin 0,2V pentru o operație validă, dar orice tensiune între + 12V și -7V va permite funcționarea corectă a receptorului.
EIA RS-485 specifică numai caracteristicile electrice ale emițătorului și receptorului. Nu indică și nu recomandă niciun protocol pentru transmiterea datelor. EIA RS-485 permite configurarea rețelelor locale cu costuri reduse și a comunicațiilor multipunct. Permite o viteză de transmisie foarte mare (35 Mbit / s până la 10 m și 100 kbit / s la 1.200 m). Deoarece folosește un sistem de semnalizare cu o tensiune deloc neglijabilă, cu o linie echilibrată prin utilizarea unei perechi răsucite (așa cum se întâmplă în EIA RS-422 ), pot fi atinse distanțe relativ mari (până la puțin peste 1.200 m).
În comparație cu EIA RS-422 , care are un singur circuit driver, care nu poate fi oprit, transmițătorul pentru EIA-485 este pus în modul de transmitere în mod explicit, aplicând un semnal (CS).
EIA RS-485, la fel ca EIA RS-422, poate fi realizat duplex complet utilizând patru fire (două perechi răsucite), dar din moment ce EIA-485 este o specificație multipunct, acest lucru nu este necesar în multe cazuri. EIA-485 și EIA-422 pot fi compatibile în anumite limite: în cazul conexiunilor multipunct în care, de exemplu, este utilizat un protocol de interogare / selectare, transmițătorul principal și receptorul său relativ pot fi de tip EIA RS422, în timp ce toate perifericele slave trebuie să aibă o interfață EIA RS-485.
Interfețele SCSI -2 și SCSI-3, de exemplu, utilizează aceste specificații pentru a implementa nivelul lor fizic .
EIA RS-485 este adesea folosit cu unele UART destul de comune pentru a implementa sisteme de comunicații de date în cabina aeronavelor comerciale. Este, de asemenea, utilizat cu controlere logice programabile (PLC), de exemplu în companii și fabrici pentru protocoale de comunicații proprii. Deoarece este diferențial, rezistă interferențelor electromagnetice de la motoare și stații de sudură.
Acest standard este gestionat în prezent de TIA și este denumit TIA-485-A, Caracteristicile electrice ale generatoarelor și receptoarelor pentru utilizare în sisteme digitale multipunct echilibrate (ANSI / TIA / EIA-485-A-98) (R2003) , indicând faptul că standardul a fost reconfirmat fără modificări tehnice în 2003 .
USB
Conexiunea de tip USB, USB , a fost proiectată în ultimii ani și a fost utilizată pe scară largă ca sistem de conectare la distanță scurtă (maximum 5 m) între diferitele periferice ale unui computer personal.
