14.1 串行/并行通信
' J/ j7 _/ c' O- i按照数据传输的方式，通信可以分为串行通信和并行通信。串行通信简单的说就是数据依次传输，比如要传输0x11111111，一位一位的发送，需要发送8次。并行通信则是几个数据一起传输，同样是0x11111111，如果8位一起发送，只需要发送1次，如图 14.1.1 所示。
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图 14.1.1 串行/并行传输示意图

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+ U4 {& R( ^# c由此可见，串行传输占用的通信线更少，成本低，通信速度相对较慢；并行传输占用的通信线多，成本高，通信速度相对更快。但随着对传输速度要求越来越高，并行传输开始出现信号之间的干扰，串行通信受干扰影响较小，之后又发展出差分传输等技术，极大的提高了串行传输速率，使得串行通信速度可能比并行通信速度更快。
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- n5 O! K. ~% R1 R- A9 ~' `" T串行通信就像单车道，行驶的车辆需要依次行驶。并行通信就像多车道，同时多辆汽车并排行驶。但当车速很快的时候，多车道上并列行驶的汽车之间会形成“气流”相互干扰，单车道则受影响较小，速度能够进一步提升。


14.2 全双工/半双工/单工传输
* ^# g4 S" j) ?$ H按照数据传输的方向，通信可以分为全双工、半双工和单工。全双工指双方都可以同时收发信息；半双工双方都可以收发信息，但同一时刻只能一方发送信息；单工指只能一方发信息，一方接受信息，通信是单向的。

5 e1 d$ [1 `1 ?; m/ l全双工就像电话通信，双方任意时刻都可以同时收发信息；半双工就像对讲机通信，双向都可得到信息，但是同一时刻只能是一方发射另一方接收，发射和接收不能同时进行；单工就像收音机，只能由广播站发送给收音机，单向不可逆的，如图 14.2.1 所示。
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图 14.2.1 全双工/半双工/单工示意图

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5 _! d( h# l9 i3 C8 V14.3 同步/异步通信
% I  ^1 x% @1 z2 l+ m; {/ z按数据同步的方式，通信可以分为同步通信和异步通信。数据在双方之间传输时，需要制定规则保证数据传输的准确。同步通信的做法是加一个时钟信号，发送方和接收方在这个时钟的节拍下传输数据，比如常见的SPI、I2C。而异步通信的做法是对数据进行封装，在数据开头加上起始信号，在数据结尾加上终止信号，双方就按这个规则传输数据，比如UART、1-Wire。
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' o: ^1 n! a8 [1 I因此，可以通过是否有时钟信号，初步判断是何种数据同步方式。

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- I* u" H+ `+ n" Q14.4 通信速率
对于同步通信，通信速率由时钟信号决定，时钟信号越快，传输速度就越快。
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% [2 O6 d. V) B/ \. v% ?对于异步通信，需要收发双方提前统一通信速率，这也就是我们串口调试时，波特率不对显示乱码的原因。

$ H0 L$ R+ o$ \0 J! T时钟对通信的重要性，这里再举个例子：假设发送端时钟频率为1Mhz，对应时钟周期则为1us, 接收端时钟频率为10Mhz，对应时钟周期则为0.1us。现在发送端发送一个数据0x1，就会产生一个持续时间为1us高电平，接收端接收到这个1us的高电平时，会当作是10个0.1us的高电平，认为收到了10个0x1。这时双方数据就乱套了，因此需要一个统一的时钟标准。
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1 d1 e: z' T, n4 d通常使用比特率来描述通信速率的快慢，与之容易混淆的是波特率。
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5 f1 b- V/ v' \5 {比特率（Bitrate）：系统在单位时间内传输的比特位（二进制0或1）个数，通常用Rb表示，单位是比特/秒（bit/s），缩写为bps；
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2 `1 B# ^9 ^% L& X% S7 e波特率（Baudrate）：系统在单位时间内传输的码元个数，通常用RB表示，单位是波特（Bd）；
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! f, v9 z& C! u: O100bit/s即是一秒钟传输100个0或1，100Bd即是一秒钟传输100个码元。

码元就是“承载信息量的基本信号单位”，以一条电线上传输的信号为例，码元就是电线上的电平值。
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$ z3 B9 v4 A+ C2 F如果电线上电平只有0和3.3V两种选择，传输的信号是这2种电平之一，码元的状态只有2种。接收方可以把0V认为是二进制的0，把3.3V认为是二进制1。即：传输1个码元时，能用来表示1位数据。

8 R: L8 j/ B: H: o. F4 S如果电线上电平有0V、3.3V、5V、12V四种选择，传输的信号是这4种电平之一，码元的状态有4种。接收方可以把这4个电平认为是二级制的4个值：00、01、10、11。即：传输1个码元时，能用来表示2位数据。
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因此码元状态为2时，比特率等于波特率，码元状态越多，每次传输的码元能携带的信息越多，自然速率也越高。

码元有N个状态时，比特率与波特率的关系式：
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( R/ V, i: i' s8 B' a& j14.5 常见通信协议
+ s  s) V: W0 k. s在嵌入式中，有众多通信协议，往往从性能、成本、稳定性、易用性等角度考虑选择合适的协议。常见的通信协议如表 14.5.1 所示。
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表 14.5.1 常见通信协议列表

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) d2 g" O' E6 d+ t* a作者：攻城狮子黄
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