串口通信-傳輸速率與傳輸距離

在串行通信中,用 " 波特率 " 來描述數據的傳輸速率.所謂波特率,即每秒鐘傳送的二進制位數,其單位為 bps ( bits per second ).它是衡量串行數據速度快慢的重要指標.有時也用 " 位周期 " 來表示傳輸速率,位周期是波特率的倒數.國際上規定了一個標準波特率系列: 110 、 300 、 600 、 1200 、 1800 、 2400 、 4800 、 9600 、 14.4Kbps 、 19.2Kbps 、 28.8Kbps 、 33.6Kbps 、 56Kbps . 例如: 9600bps ,指每秒傳送 9600 位,包含字符的數位和其它必須的數位,如奇偶校驗位等. 大多數串行接口電路的接收波特率和發送波特率可以分別設置,但接收方的接收波特率必須與發送方的發送波特率相同.通信線上所傳輸的字符數據(代碼)是逐為位傳送的, 1 個字符由若干位組成,因此每秒鐘所傳輸的字符數(字符速率)和波特率是兩種概念.在串行通信中,所說的傳輸速率是指波特率,而不是指字符速率,它們兩者的關系是:假如在異步串行通信中,傳送一個字符,包括 12 位(其中有一個起始位, 8 個數據位, 2 個停止位),其傳輸速率是 1200b/s ,每秒所能傳送的字符數是 1200/(1+8+1+2)=100 個.

2. 發送／接收時鐘
在串行傳輸過程中,二進制數據序列是以數字信號波形的形式出現的,如何對這些數字波形定時發送出去或接收進來,以及如何對發／收雙方之間的數據傳輸進行同步控制的問題就引出了發送／接收時鐘的應用.
在發送數據時,發送器在發送時鐘(下降沿)作用下將發送移位寄存器的數據按串行移位輸出；在接收數據時,接收器在接收時鐘(上升鹽)作用下對來自通信線上串行數據,按位串行移入移位寄存器.可見,發送／接收時鐘是對數字波形的每一位進行移位操作,因此,從這個意義上來講,發送／接收時鐘又可叫做移位始終脈沖.另外,從數據傳輸過程中,收方進行同步檢測的角度來看,接收時鐘成為收方保證正確接收數據的重要工具.為此,接收器采用比波特率更高頻率的時鐘來提高定位采樣的分辨能力和抗干擾能力.

3. 波特率因子
在波特率指定后,輸入移位寄存器 / 輸出移位寄存器在接收時鐘 / 發送時鐘控制下,按指定的波特率速度進行移位.一般幾個時鐘脈沖移位一次.要求:接收時鐘 / 發送時鐘是波特率的 16 、 32 或 64 倍.波特率因子就是發送／接收 1 個數據( 1 個數據位)所需要的時鐘脈沖個數,其單位是個／位.如波特率因子為 16 ,則 16 個時鐘脈沖移位 1 次. 例:波特率 =9600bps ,波特率因子 =32 ,則接收時鐘和發送時鐘頻率 =9600 × 32=297200Hz .

4. 傳輸距離
串行通信中,數據位信號流在信號線上傳輸時,要引起畸變,畸變的大小與以下因素有關:
波特率 -- 信號線的特征(頻帶范圍)
傳輸距離 -- 信號的性質及大小(電平高低、電流大小)
當畸變較大時,接收方出現誤碼.
在規定的誤碼率下,當波特率、信號線、信號的性質及大小一定時,串行通信的傳輸距離就一定.為了加大傳輸距離,必須加MODEM.