Was ist serielle Kommunikation?
Die serielle Kommunikation ist ein Datenübertragungsverfahren, bei dem Informationen bitweise von Gerät zu Gerät gesendet werden. Im Laufe der Jahre wurden viele verschiedene serielle Standards sowohl für niedrige als auch für hohe Gerätebandbreiten entwickelt. Daten können normalerweise über viel größere Entfernungen mit serieller statt paralleler Kommunikation ausgetauscht werden. Serielle Kommunikation wird normalerweise verwendet, um Drucker, Terminals und Kameras an Computer anzuschließen. Es wird auch zur Verbindung mit externen Festplatten, DVD-Laufwerken (Digital Video Disc) und Flash-Speichergeräten verwendet.
Da bei der seriellen Kommunikation immer nur ein Datenbit gesendet wird, sind im Vergleich zu einer parallelen Schnittstelle weniger Drähte erforderlich. Eine sehr minimale Verbindung kann nur eine Leitung für Daten und eine andere für eine Erdungsreferenz enthalten. In der Praxis enthalten viele serielle Verbindungen auch mehrere Handshake-Signale sowie eine Datenleitung in jede Richtung. Der universelle serielle Bus (USB), der üblicherweise zum Anschließen von Computern und Peripheriegeräten verwendet wird, verwendet nur vier oder fünf Signale, von denen zwei für die Stromversorgung vorgesehen sind. Die empfohlenen seriellen Standardverbindungen (RS) 232 können je nach Implementierung bis zu 20 Signale verwenden.
Mit weniger Signalen kann eine serielle Kommunikationsverbindung im Allgemeinen schneller getaktet und über große Entfernungen zuverlässiger betrieben werden. Durch die parallele Kommunikation kann es zu einem Versatz oder einer Störung zwischen Datenbits kommen, wenn diese über eine lange Verbindung zusammenlaufen. Serielle RS 232-Verbindungen mit einer Länge von mindestens 300 Metern können normalerweise mit mehr als 115.200 Bits pro Sekunde betrieben werden. Im Gegensatz dazu werden USB 2.0-Verbindungen häufig verwendet, um Speichergeräte mit hoher Bandbreite an Computersysteme anzuschließen. Sie können im Allgemeinen Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 480 Megabit pro Sekunde austauschen, die Kabel sind jedoch auf 5 Meter zwischen Hubs begrenzt.
Wenn Daten über eine serielle Verbindung übertragen werden, muss der Empfänger eine Möglichkeit haben, festzustellen, wann jedes Byte endet und das nächste beginnt. Bei der asynchronen seriellen Kommunikation fügt der Absender ein "Start" -Bit ein, bevor die Bits jedes Bytes gesendet werden. Das Startbit synchronisiert auch einen internen Takt, um den Rest des empfangenen Rahmens in einzelne Bits aufzuteilen. Dies ist die am häufigsten verwendete RS 232-Synchronisationsmethode. Bei der synchronen seriellen Kommunikation wird ein separates Taktsignal verwendet, um anzuzeigen, wann jedes Bit und Byte vollständig ist.
Vor dem Beginn eines RS 232-Datenaustauschs müssen Geräte auf beiden Seiten so eingestellt sein, dass sie dieselbe Anzahl von Daten- und Stoppbits sowie denselben Paritätstyp verwenden. Acht Datenbits, ein Stoppbit und keine Parität sind eine häufige Konfiguration, die üblicherweise als 8N1 ausgedrückt wird. Wenn eine Markierungs- oder Leerzeichenparität verwendet wird, wird das Paritätsbit vom Absender entsprechend entweder auf eins oder auf null gesetzt. Wenn gerade oder ungerade Parität verwendet wird, wird das Paritätsbit auf einen Wert gesetzt, der die Gesamtzahl von einem Bit gerade oder ungerade macht. Der Empfänger prüft den Wert des empfangenen Paritätsbits (falls vorhanden) und zeigt einen Fehler an, wenn er nicht mit dem erwarteten Wert übereinstimmt.
Zusätzlich zur Paritätsprüfung können ein oder mehrere serielle Software-Kommunikationsprotokolle zum Schutz vor Datenübertragungsfehlern eingesetzt werden. Beispielsweise wird das XMODEM- oder ZMODEM-Protokoll häufig für Dateiübertragungen zwischen Computern über eine serielle RS 232-Verbindung verwendet. Diese Protokolle wurden ursprünglich für die Verwendung mit einem Modem auf Telefonbasis an jedem Ende der Verbindung entwickelt, funktionieren jedoch auch ohne sie. Jedes Protokoll enthält die Validierung einer CRC-Prüfsumme (Cyclic Redundancy Check), die für die gesendeten Daten berechnet wurde. Wenn Modems vorhanden sind, führen sie während der gesamten Übertragung ähnliche CRC-Prüfungen in der Hardware durch.