通訊協議學習-SPI通信(1)

前言

1.簡要分析

數據傳輸有串行傳送和並行傳送兩種方式。

並行傳送已其高速度曾佔領數據傳送領域很長一段時間,其中並行傳送的集成電路,外圍設備從CPU,RAM/ROM到打印機。

串行通信端口,即COM1,COM2,一般接鼠標,外置modem或其他串行設備,它在一個方向上只能傳送一路信號,一次只能傳送一個二進制位,傳送一個字節信息時,只能一位一位地依次傳送。

在這裏插入圖片描述

並行傳送:

優點:多位數據一起傳送,傳送速度快。
缺點:內存有多少位,就要用多少數據線,所以需要大量的數據線,成本高。

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串行傳送:

優點:使用數據線少,在遠距離通信中可以節約通信成本。
缺點:因爲每次只能傳送一位數據,傳送速度低。
其中串行傳送還分單工通信,半雙工通信以及全雙工通信,還可分爲異步通信與同步通信等等。

2.詳細分析

從原理上講:

串行傳送是按位傳送,只利用一根數據線進行傳送,例如:要傳送一個字節(8位)數據,是按照該字節中從最高位逐位傳送,直至最低位。

而並行傳送是一次將所有一字節中8位信號一併傳送出去。自然最少需要8根信號線。如果按每次傳送的數據流量來看,並行傳送遠快於串口,在電腦發展初期,並行數據傳送速率還是很高的。
並行傳送缺點:

(1) 干擾問題

其根本原因是由於傳送速率太快,一般達到百兆以上,信號線上傳遞的頻率將超過100MHz。

想想看,調頻收音機頻率也不過是88〜108MHz,也就是說,若用並行傳送的話,是8根天線放在一起來傳送信號,易發生干擾。
但如果加強屏蔽,減少信號線間的耦合電容,是可以繼續增大傳送速度的,不過這將變的不現實,因爲這將必然導致信號線耗用更多金屬,截面積更大。

(2) 同步問題

並行傳送提升困難的最主要原因是同步問題。並行傳送時,發送器是同時將8位信號電平加在信號線上,電信號雖然是以光速傳送,但仍有延遲,因此,8位信號不是嚴格同時到達接收端,速率小時,由於每一字節在信號線上的持續時間較長,這種到達時間上的不同步並不嚴重,隨着傳送速率的增加,與8位信號到達的時間差異相比,每一字節的持續時間顯得越來越短,最終導致前一字節的某幾位與後一字節的幾位同時到達接受端,這就造成傳送失敗,而隨着信號線的加長,這種現象還會越發嚴重,直至無法使用,這就是並行傳送的致命缺點。

串行傳送由於只有一位信號在信號線上,沒有位同步問題,因此傳送頻率可以繼續提高,當前傳送速率已經達到1Gb/S(1000m)以上,而且還在提高,而並行傳送在100Mb/S左右就停滯不前了,可以預見,串行傳送將會比並行傳送更快。

3.擴展資料

單工數據傳送只支持數據在一個方向上傳送,就是指A只能發信號,而B只能接收信號,通信是單向的,就像燈塔之於航船,燈塔發出光信號而航船隻能接收信號以確保自己行駛在正確的航線上。
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半雙工數據傳送允許數據在兩個方向上傳送,但是在某一時刻,只允許數據在一個方向上傳送,實際上是一種可以切換方向的單工通信,在同一時間只可以有一方接收或發送信息,可以實現雙向通信,就是指A能發信號給B,B也能發信號給A,但這兩個過程不能同時進行。最典型的例子像影視作品中看到的對講機一樣:

007:呼叫總部,請求支援,OVER

總部:收到,增援人員將在5分鐘內趕到,OVER

007:要5分鐘這麼久?要快呀!OVER

總部:……

GAME OVER

在這裏,每方說完一句話後都要加一個OVER,然後切換到接收狀態,同時也告知對方:你可以發言了。如果雙方同時處於接收狀態,或同時處於發送狀態,便不能正常通信了。
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全雙工數據傳送允許數據同時在兩個方向上傳輸,因此全雙工傳送是兩個單工通信方式的結合,它要求發送設備和接收設備都有獨立的接收和發送能力,在同一時間可以同時接收和發送信息,實現雙向通信,就是指在A給B發信號的同時,B也可以給A發信號。典型的例子就是打電話。

A:我跟你說呀……

B:你先聽我說,情況是這樣的……

A和B在說的同時也能聽到對方說的內容,這就是全雙工。
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