introduction
Serialcommunicationtechnologyreferstoacommunicationmethodinwhichbothsidesofthecommunicationarecarriedoutonabit par bitbasisandinaccordancewiththetimesequence.Inserialcommunication, thedataistransmittedbitbybit, andeachbitofdataoccupiesafixedlengthoftime.Youcanuseafewcommunicationlinestocompletetheexchangeofinformationbetweensystems.Itisespeciallysuitableforcomputersandcomputers, andbetweencomputersandperipherals.Long-distancecommunication.Serialcommunicationismostlyusedforserialtransmissionofdatabetweensystems (multi-mastercontrolsystem), l'équipement (maincontrolequipmentandauxiliaryequipment), andbetweendevices (maincontrolCPUandfunctionalchip) torealizedatatransmissionandsharing.
Les principales caractéristiques du processus de communication par bus série sont : moins de lignes de communication, un câblage simple et aisé, une construction pratique, une structure flexible, un accord de négociation intersystèmes, un degré élevé d'offre et de flexibilité, ainsi dans la conception des circuits électroniques.
Lacommunicationsériefaitréférenceàlatransmissionsériededonnéesentrel'ordinateurhôteetlespériphériquesetentrelesystèmehôteetlesystèmehôte.À l'aide d'une ligne de données,lesdonnéessonttransmisesuneàuneetchaquebitdedonnéesoccupeuneduréefixe.
Classification
Communication synchrone
La communication synchrone est une méthode de communication qui transmet en continu les données en série. Une seule trame d'informations est transmise à l'heure.
Theyareallcomposedofsynchronizationcharacters, datacharactersandcheckcharacters (CRC) .Thesynchronizationcharacterislocatedatthebeginningoftheframeandisusedtoconfirmthebeginningofthedatacharacter.Afterthesynchronizationcharacter, thenumberofdatacharactersisnotlimitedandisdeterminedbythelengthofthedatablocktobetransmitted, thereare1to2checkcharacters, whichareusedbythereceivingendtoverifythecorrectnessofthereceivedcharactersequence.Thedisadvantageofsynchronouscommunicationisthatthesendingclockandthereceivingclockarerequiredtomaintainstrictsynchronization.
Communication asynchrone
Dans une communication asynchrone, il existe deux indicateurs importants dans une communication synchrone : format de trame de caractères et débit en bauds. Les données sont généralement transmises dans une trame de caractères en unités de caractères ou en octets.
Lorsque l'extrémité de réception détecte la logique de bas niveau " 0 " (c'est-à-dire le bit de début de trame de caractère) envoyée sur la ligne de transmission, elle détermine que l'extrémité d'émission a commencé à envoyer des données.
Caractéristiques
Dataistransmittedinsequenceonasinglebit-widetransmissionline, onebitafteranother, calledserialcommunication.Inparallelcommunication, onebyte (8bits) ofdataissimultaneouslytransmittedfromthesourcetothedestinationon8paralleltransmissionlines; whileinserialcommunication, dataistransmittedonebyoneonasingle1-bitwidetransmissionline.Sequentialtransferbitbybit.Suchabyteofdatamustbetransmittedonebyonesequentiallyfromlowtohighin8times.Itcanbeseenthatthecharacteristicsofserialcommunicationareasfollows:
1.Il est évident d'enregistrer les lignes de transmission. Surtout dans les communications à distance, cette fonction est particulièrement importante. C'est aussi le principal avantage de la communication série.
2. L'efficacité de la transmission des données est faible. Par rapport à la communication parallèle, cela est également évident. C'est également le principal inconvénient de la communication série.
Parexemple: totransmitonebyte, ifthetimerequiredforparallelcommunicationis1T, thetimerequiredforserialcommunicationisatleast8T.Itcanbeseenthatserialcommunicationissuitableforlong-distancetransmission, whichcanrangefromafewmeterstothousandsofkilometers.Forlong distance, faible speedcommunication, serialcommunicationisoftentheonlyoption.Parallelcommunicationissuitableforshort distance, haute speeddatatransmission, andthetransmissiondistanceisusuallylessthan30meters.Itisparticularlyworthmentioningthattheexistingpublictelephonenetworkisauniversallong-distancecommunicationmedium.Althoughitisdesignedforthetransmissionofsoundsignals, theuseofmodulationanddemodulationtechnologycanmaketheexistingpublictelephonenetworksystemserialdatacommunication.Provideconvenientandpracticalcommunicationlines.
Source d'interférences de communication série
Les postes de
En réalité, les facteurs susceptibles d'engendrer des interférences dans les communications série incluent :
(1)Les interférencesélectromagnétiquesenvironnementalessontàproximitédeséquipementsdetravaildecommunicationsérie,etilestinévitableunéquipementàcourantfort,transmetteur de puissance,etc.
(2)Système de bruit
La communication série repose sur une puce de communication série. En raison du processus de conception et du niveau de production de la puce, le contrôle du bruit du niveau de sortie est inégal. Le bruit qui produit le niveau de sortie comprend l'alimentation en logique numérique et la stabilité de l'appareil lui-même.
(3) Erreur de débit
Lesdeuxpartiesdelacommunicationsériesontconcluesd'avanceavecundébitenbaudsfixecommerythmedetransmissiondesdonnées.
(4) Boucle de terre et potentiel de terre de référence
Inapplicationswherebothcommunicationpartiessharethesameground, duetotheinconsistencyofthehighandlowlevelsofthereferencegroundsignalbetweensystems, thetransmittedsignalhasagroundvoltageCertainerror.Inthelow-voltagepowersupplyapplicationsystem, theerrorofthereferencegroundpotentialonbothsidesistoolarge, whichwillcausethedataerroroftheserialcommunication.Theaboveinterferencesources, underdifferenthardwareoptimizationmeasuressuchascommunicationlineshielding, lineisolation, andbaudratecalibration, canreduceoreliminatesomeoftheinterference, butthereisstillthepossibilityofdataerrors.Therefore, inadditiontotheprotectionofhardwareanti-ingérence, itisespeciallynecessarytoaddasoftwareerrordetectionmechanism.
Méthode d'isolation de communication série
Le besoin réel d'isolement
La communication en série en raison de ses caractéristiques de fonctionnement (transmission au niveau du bit susceptible d'interférences, échange d'informations à longue distance), les applications (contrôle industriel en environnement sévère, extérieur, etc.), Lesconditionsdetravailbassetensiondesmicroprocesseursetl'environnementdetravailhautetensiondesdispositifspériphériquesontdesprocessusdedéveloppement différents. c'est pourquoi,afind'obtenirlaconcordancedeniveauentrelecontrôleuretlapuced'interfacedecommunication,ilestparticulièrementnécessaired'ajouterdesdispositifsd'isolementpourprotégerlesbrochesducontrôleurdesdommagesdusàdestensionsde fonctionnement trop élevées ou trop basses.
(2) Shieldinginterferenceandlineisolation.Becausemanyserialcommunicationequipmentworkintheharshenvironmentoftheindustrialsiteorthelong-distancetransmissionofthepowerdistributionsystem, thereareoftenObviousinterferencesignalsareinduced, causingoccasionalerrorsinthecommunicationprocess, whichinturnaffectsthereliableoperationoftheentiresystem.Thesourcesofinterferingsignalsincludespaceradiation, diaphonie, systemnoise, etc.Forexample, INRS-232Ccommunication, duetoitssingle-endedsignaltransmissionmode, whenthegroundpotentialsbetweenthedifferentgroundwiresofthetwocommunicationpartiesareinconsistent, commonmodeinterferencevoltagewillbeintroduced, causingcommunicationinstability.
Les communications en série, le blindage des lignes de communication peuvent réduire l'influence des interférences de rayonnement, et l'influence de la tension d'interférence en mode commun peut être réduite grâce à la transmission de signaux différentiels, mais la conversion de niveau et l'isolement de ligne conçus pour réduire les interférences sont toujours essentiels.
Application de la méthode d'isolement
(1)Discretdispositifisolationtechnologie
Intheneedofisolationdesign, thelevelconversionisolationmethodbetweendevicescanbepurelydiscreteThedeviceiscomplete.Theultimategoaloflevelconversionistorealizethatthelevelsonbothsidesoftheworkingunitaredeterminedaccordingtotheirneeds.Discretedeviceisolationmethodsmainlyusethereasonablematchingofresistorsandtransistorstomatchthelevelbetweeninputandoutput.ItisaconventionalandeffectivemethodtousetheswitchingfunctionoftheMOStubetorealizedouble-sidedlevelconversion.Thiskindofisolationmethodisgenerallycommongroundisolation, whichonlycompleteslevelconversiontoachievethefunctionofprotectingthedevice, andisnotelectricallyisolatedbetweensystems.
(2) Technologie d'isolement par optocoupleur
Opticalcoupler, abbreviatedasoptocoupler, isatypeofdevicethatuseslightasamediumtorealizeelectricalsignaltransmission.Itsworkingprincipleistopackagethelightemitter (lightemittingdevice) andthephotoreceptor (photosensitivedevice) insidethechip, andcontrolthelightemittingbytheelectricalsignalappliedtotheinputend.Thephotoreceptorgeneratesanelectricalsignalanddrivestheoutputwhenthelightisinternallyilluminated.Attheend, le "-électrique-optique électricité" conversionhasbeenrealized.Sincetheelectricalsignalsonbothsidesoftheoptocouplerarecompletelyisolated, andlightisusedasthetransmissionmediuminside, theinput / outputoftheoptocouplerisinsulatedtocompletetheisolatedtransmissionofunidirectionalsignals, whichiswidelyusedindigitalcircuits.Theapplicationofordinaryoptocoupler (TLP521) inisolationcircuitislimitedbythecharacteristicsofthedevice, itstransmissioncharacteristicsarebetteratlowfrequency, et la transmission du signal haute fréquence est fortement déformée. fondamentalement adapté grâce à la correspondance des paramètres du dispositif de circuit et à l'optimisation de la structure du circuit. De la gamme de produits optocoupleurs de Toshiba Semiconductor, on peut savoir que son taux de communication couvre 20 kbps~50 Mbps.
(3) Nouvelle technologie d'isolement
Avec les produits en constante évolution, de nouveaux appareils apparaissent sans cesse. Les principaux fournisseurs de puces Texas Instruments (TI), Arnold Semiconductor (ADI) et Silicon Lab ont développé différents types d'isolateurs numériques tels que l'isolation capacitive, l'isolation par couplage magnétique et l'isolation radiofréquence.
Isolement capacitif
Capacitiveisolationusestheinsulatingmaterialbetweencapacitorplatesasanisolationlayer, andcompletessignaltransmissionthroughchangesintheinternalelectricfield.TI'sISO72xseriesareapplicationsoftypicalcapacitiveisolationtechnology.Inthecapacitiveisolationfunction, thesignaltransmissionchannelisdividedinto "lowfrequencychannel" et "highfrequencychannel" .Thelow-frequencysignalismodulatedbythehigh-frequencycarriergeneratedbythebuilt-inoscillatorandPWM, andismodulatedandtransmittedinadifferentialmode.Thelow-passfilterattheoutputremovesthehigh-frequencycarrier.Thehigh-frequencysignalisnotmodulatedandcoded, andisdirectlytransmittedthroughtheisolationlayerafterdifferentialconversion.Theoutputterminalmakeslogicaldecisionsthroughthetimerelationship, therebycontrollingtheoutputmultiplexertooutputcorrectly.
Isolation de couplage magnétique
L'isolement par couplage magnétique utilise le principe d'un transformateur et utilise une méthode de couplage magnétique pour la transmission du signal entre la bobine primaire et la bobine secondaire du transformateur afin d'obtenir l'effet d'isolement.
iCouplermagneticisolationtechnologyrealizessignalisolationthroughthemagneticcouplingbetweentheprimaryandsecondarycoilsofanair-coretransformerbasedontheinternalfeaturesizeofthechip.Thesignaltransmissionusesaspecificshortpulsecombinationtoindicatehighandlowlevels.Twoconsecutiveshortpulsesrepresentahighlevel, andasingleshortpulserepresentsalowlevel.Theoutputterminaldeterminestheoutputlevelstateaccordingtothenumberofdetectionpulses.Therefreshercircuitandthewatchdogcircuitprovideprotectionforthelevelstateoftheinputterminalandthefail-safestateoftheoutputterminal.
Isolation par radiofréquence
L'isolement radiofréquence utilise le principe de transmission radiofréquence. Côté émission, la modulation originale du signal basée sur le signal haute fréquence est terminée et envoyée à travers l'antenne émettrice.
RFisolationadoptsISOprotypeRFradiofrequencyisolationprinciple.ThechipconsistsofasemiconductorRFradiofrequencytransmitter, areceiverandadifferentialcapacitiveisolationbarrierbetweenthetwo.Duringwork, usethebasicON / OFFbutton (OOKfunction) .Whentheinputdataishighvoltage, thetransmittergeneratesanRFradiofrequencymodulationsignal; whentheinputdataislow, thegeneratorhasnoRFradiofrequencymodulationsignal.Themodulatedsignalissenttothereceiverthroughtheisolationbarrier.Whenthereceiverdetectsamodulationsignalinthesamefrequencyband, itisdemodulatedbythedemodulatorandoutputsahighlevel; whenthereisnomodulationsignal, itoutputsalowlevel.