通信协议分类（串行通信，并行通信，同步/异步，单工/双工，半双工/全双工）

通讯的方式分类：

1.并行通信：是指数据的各位同时在多根数据线上发送或接收。如下图

并行通信的特点：控制简单，传输速度快；由于传输线较多，适用于短距离通信。

2.串行通信：是指数据的各位在同一根数据线上逐位发送和接收。如下图

串行通信的特点：控制复杂，传输速度慢；只需要一根数据线，适用于远距离通信。

 

串行通信方式分类

在串行通信中，根据对数据流的分界、定时以及同步方案方法不同，可分为和同步串行通信方式和异步通信方式。

 

同步通信

同步通信是指发送端和接收端必须使用同一时钟，是一种连续传送数据的通信方式，一次通讯传送多个字符数据（一帧数据）。下图是同步串行通信帧格式：

同步串行通信方式：把许多字符组成一个信息组（信息振），每帧的开始用字符来指示。并且发送和接收的双方必须采用同一时钟，这样接收方就可以通过时钟信号来确定每个信息位。（如下图所示）

、

同步串行通信帧：是将许多字符组成一个信息帧，字符可以一个接一个传输。但是，需要在每帧信息的开始加上同步字符，在没有信息要传输时，要填上空字符，因为同步传输不允许有间隙。

同步串行通信的特点：必须有同步时钟，传输信息量大，传输速率高，但是传输设备则为复杂，技术要求高。

 

异步通信

异步通信是指发送和接收端使用的是各自的时钟，并且它是一种不连续的传输通信方式，一次通信只能传输一个字符数据（字符帧）。字符帧之间的间隙可以是任意的，在STM32中USART就是使用的是异步通信方式，下图是异步串行通信帧格式：

异步串行通信方式：是指通信双方以一个自读（包括特定附加位）作为数据传输单位且发送方传送字符的间隔时间是不定的，具有不规则数据段传输特性，下图是异步串行通信：

异步串行同信帧：将一个字节数据加上起始位、校验位以及停止位构成字符帧。由于异步通信没有同步时钟，所以接收端要时刻处于接收状态。

起始位：在没有数据传送时（空闲状态），此时通信线上为逻辑“1”。当发送端要发送一个数据时，首先发送一个逻辑“0”，这个低电平就是帧格式的起始位。作用是告诉接收端要开始发送一帧数据。接收端检测到这个低电平之后，就准备接收数据信号。

数据位：在起始位之后，发送端发出的就是数据位，数据位的位数没有严格限制（5-8位都可以）。低位在前，高位在后。由低位向高位逐位发送。

校验位：数据位发送完成之后，可以发送以为用来校验数据在传送过程中是否出错。校验位是收发双方预先约定好的有限制差错检验的方式之一（可不用）。

停止位：字符帧格式的最后部分是停止位，逻辑“1”有效，它的占位有1/2位、1位或者2位。停止位表示传送一帧信息的结束，也作为发送下一帧数据信息做准备。

异步串行通信特点：不需要同步时钟，通信实现简单，设备简单。但是传输速率不高。

 

 

串行通信数据传送方向

根据串行数据的传输方向，我们可以将通信分为单工，半双工，双工。

单工：是指数据传输仅能沿一个方向，不能实现反向传输。

半双工：是指数据传输可以沿两个方向，但需要分时进行传输。

全双工：是指数据可以同时进行双向传输。

下图是单工、半双工以及全双工的示意图

 

串行通信传输速率

比特率：每秒钟传送的二进制位数。bps

波特率：每秒钟调制信号变化的次数。Baud

串行通信常用波特率表示数据传输率。

波特率与比特率的关系为：

比特率 = 波特率x单个调制状态对应的二进制位数

单个调制状态对应1个二进制位时，或对于数字信号1或0直接用两种不同电压表示的基带传输，此时 比特率==波特率。串行通信双方识别位的时间间隔要相同，所以通信双方的波特率必须一致。