Verfahren zur seriellen Kommunikation
2.1 Vollduplex- und Halbduplex-Betriebsmodi
Wenn ein Datenkommunikationssystem für die beiden Übertragungsrichtungen unterschiedliche Kanäle nutzt, kann ein solches System im Vollduplex-Modus arbeiten, und ein System, das den Vollduplex-Modus nutzt, kann gleichzeitig senden und empfangen. Dem Vollduplex-Modus steht der Halbduplex-Modus gegenüber. Im Halbduplex-Modus nutzen Ein- und Ausgabe denselben Kanal. Die serielle Kommunikation von Computern nutzt den Vollduplex-Modus.
2.2 Synchrone und asynchrone Kommunikation
Die serielle Kommunikation lässt sich in zwei Arten unterteilen: die synchrone und die asynchrone Kommunikation. Bei der synchronen Kommunikation werden mehrere Zeichen zu einer Informationsgruppe zusammengefasst, sodass die Zeichen nacheinander übertragen werden können. Allerdings muss in jeder Gruppe am Anfang der Informationen ein Synchronisationszeichen hinzugefügt werden (dies wird üblicherweise als Informationsrahmen bezeichnet). Wenn keine Informationen zu übertragen sind, muss ein Leerzeichen eingefügt werden, da die synchrone Übertragung keine Lücken zulässt. Bei der asynchronen Kommunikation ist der Übertragungsabstand zwischen zwei Zeichen beliebig, daher müssen vor und nach jedem Zeichen bestimmte Flags als Trennzeichen verwendet werden.
Im Vergleich dazu erfordert die synchrone Kommunikation, dass beide Parteien mit derselben Übertragungsrate kommunizieren und sich genau abstimmen. Sie gewährleistet, dass Sender und Empfänger durch die gemeinsame Nutzung eines einzigen Taktgebers oder einer gemeinsamen Taktquelle genau synchronisiert sind. Ihr Merkmal ist, dass sie das Senden einer Zeichenfolge ermöglicht, wobei jedes Zeichen die gleiche Anzahl an Datenbits aufweist, keine Start- und Stoppbits enthält und äußerst effizient ist. Die synchrone Kommunikation erfolgt in Einheiten von Multi-Byte-Datenblöcken, wobei dem Datenblock eine Identifikationssequenz vorangestellt wird, um einen Rahmen zu bilden. Synchronisationsmethoden lassen sich in zwei Arten unterteilen: Byte-Synchronisation und Bit-Synchronisation, wobei in der Regel die letztere Methode verwendet wird.
Bei der asynchronen Kommunikation ist keine Synchronisation zwischen den beiden Parteien erforderlich, und Sender sowie Empfänger können ihre eigenen Taktquellen verwenden. Die beiden Parteien folgen keinem bestimmten Protokoll für die asynchrone Kommunikation; sie verwenden Zeichen als Datenübertragungseinheiten, und der Zeitabstand, in dem der Sender Zeichen überträgt, ist unbestimmt. Jede Zeichenübertragung beginnt mit einem Startbit und endet mit einem Stoppbit. Die Anzahl der Datenbits, die Paritätsprüfungsmethode und die Anzahl der Stoppzeichen, die von beiden Kommunikationsparteien festgelegt werden, müssen identisch sein. Die Übertragungseffizienz ist geringer als bei der synchronen Kommunikationsmethode, dafür sind die Kosten ebenfalls gering. Die asynchrone Kommunikation erfolgt in Zeicheneinheiten und hat eine Länge von 5–8 Bit.
Was ist eine serielle Schnittstelle?
Vor jedem Datenbyte sendet die serielle Schnittstelle ein Startbit, also ein einzelnes Bit mit dem Wert 0. Nach jedem Datenbyte sendet sie ein Stoppbit, um anzuzeigen, dass das Byte vollständig ist. Außerdem kann sie Paritätsbits senden.
Serielle Schnittstellen, auch als Kommunikationsanschlüsse (COM-Anschlüsse) bezeichnet, sind bidirektional. Die bidirektionale Kommunikation ermöglicht es jedem Gerät, Daten zu empfangen und zu senden. Serielle Geräte (wie z. B. serielle Server) verwenden unterschiedliche Pins zum Empfangen und Senden von Daten – die Verwendung derselben Pins beschränkt die Kommunikation auf Halbduplex, was bedeutet, dass Informationen jeweils nur in eine Richtung übertragen werden können. Die Verwendung unterschiedlicher Pins ermöglicht Vollduplex-Kommunikation, bei der Informationen gleichzeitig in beide Richtungen übertragen werden können.
Seriellanschlüsse benötigen für ihren ordnungsgemäßen Betrieb einen speziellen Controller-Chip, den sogenannten Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART). Der UART-Chip nimmt die parallele Ausgabe des Computersystembusses auf und wandelt sie in serielle Form um, damit sie über den seriellen Anschluss übertragen werden kann. Um schneller zu arbeiten, verfügen die meisten UART-Chips über integrierte Puffer von 16 bis 64 KB. Dieser Puffer ermöglicht es dem Chip, eingehende Daten vom Systembus zwischenzuspeichern, während er die Datenausgabe an den seriellen Anschluss verarbeitet. Die meisten Standard-Seriellanschlüsse haben eine maximale Übertragungsrate von 115 Kbit/s (Kilobit pro Sekunde), während Hochgeschwindigkeits-Seriellanschlüsse wie Enhanced Serial Port (ESP) und Super Enhanced Serial Port (Super ESP) eine Datenübertragungsrate von 460 Kbit/s erreichen können.
Beschreibung der 9-poligen seriellen Schnittstelle:
● Leitungserkennung: Prüfen Sie, ob das Modem an eine funktionierende Telefonleitung angeschlossen ist.
● Daten empfangen: Der Computer empfängt die vom Modem gesendeten Informationen.
● Datenübertragung: Der Computer sendet Informationen an das Modem.
● Datenterminal bereit: Der Computer teilt dem Modem mit, dass er bereit ist, Daten zu übertragen.
● Signalmasse: Pin-Masse.
● Datensatz bereit: Das Modem teilt dem Computer mit, dass es bereit ist, Daten zu übertragen.
● Sendeanforderung: Der Computer fragt das Modem, ob er die Nachricht senden kann.
● Sendefreigabe: Das Modem teilt dem Computer mit, dass es Informationen senden kann.
● Klingelanzeige: Nachdem ein Anruf getätigt wurde, erkennt der Computer ein Signal (das vom Modem gesendet wird), das anzeigt, dass ein Klingeln erkannt wurde.
Beruht das Prinzip der seriellen Kommunikation auf der Flusssteuerung?
Ein wichtiger Aspekt der seriellen Kommunikation ist das Konzept der Flusssteuerung. Dabei handelt es sich um die Fähigkeit eines Geräts, ein anderes Gerät anzuweisen, die Datenübertragung vorübergehend zu unterbrechen. Die Flusssteuerung wird mithilfe der Signale „Request to Send“ (RTS), „Clear to Send“ (CTS), „Data Terminal Ready“ (DTR) und „Data Set Ready“ (DSR) aktiviert.
Schauen wir uns ein Beispiel an, wie die Flusssteuerung funktioniert: Sie haben ein Modem, das mit 56 Kbit/s kommuniziert. Die serielle Verbindung zwischen Ihrem Computer und dem Modem überträgt mit 115 Kbit/s, also doppelt so schnell wie zuvor. Das bedeutet, dass das Modem mehr Daten vom Computer erhält, als es über die Telefonleitung übertragen kann. Selbst wenn das Modem über einen 128-KB-Puffer zum Speichern von Daten verfügt, wird der Pufferplatz schnell knapp und es funktioniert bei allen Datenströmen nicht mehr ordnungsgemäß.
Mithilfe der Flusssteuerung kann das Modem den Datenfluss vom Computer unterbrechen, bevor der Modempuffer überläuft. Der Computer sendet kontinuierlich ein Signal an den “Send Request”-Pin und prüft, ob am “Clear to Send”-Pin ein Signal anliegt. Wenn keine „Clear to Send“-Antwort erfolgt, unterbricht der Computer die Datenübertragung und wartet auf ein „Clear to Send“-Signal, bevor er fortfährt. Auf diese Weise kann das Modem den Datenfluss reibungslos aufrechterhalten.
Einführung in die Herstellung des seriellen Kommunikationsprodukts RS232
Während der Produktentwicklungsphase wird der Bedarf an Produktkristallen auf der Grundlage von Marktforschung und -analysen geschätzt. Sobald der Bedarf für das Produkt ermittelt ist, beginnt die Investitionsanalyse für die Produktionslinie. Bei einigen Produkten mit einem kurzen Zyklus muss die Produktionslinie vom Entwurf bis zum Bau kurz und effizient sein, was relativ eng bemessen ist; während bei einigen Produkten mit einem langen Zyklus und hohem Output die Produktionslinie oft einen höheren Automatisierungsgrad erfordert, um den Personalaufwand zu reduzieren usw.; Daher basiert die Konzeption der Produktionslinie auf dem Produkt und berücksichtigt die Marktnachfrage sowie die verfügbaren Investitionsmittel, um die Kapitalinvestition für die Produktionslinie zu bestimmen, den Betriebsmodus der Produktionslinie (manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch) festzulegen sowie die grundlegenden Konstruktionsanforderungen der Produktionslinie zu definieren.
Der Aufbau einer typischen Fertigungslinie lässt sich grob in den Hauptteil der Fertigungslinie, den Bereich für Rohmaterialien und den Bereich für Fertigprodukte unterteilen. Ist die Produktqualitätsrate niedrig, richten manche Fabriken zudem einen Bereich für Nachbearbeitungen ein; Hier stellen wir hauptsächlich den Hauptteil der Produktionslinie vor: Als Beispiel dienen kleine Elektroprodukte. Der Hauptteil der Produktionslinie lässt sich im Allgemeinen in Produktmontage, Produkttest und Produktverpackung unterteilen: Die Produktmontage umfasst Hilfsvorrichtungen, Einzelstück-Chargen, Zangen und elektrische Chargen.
Jeder Arbeitsplatz verfügt über entsprechende Arbeitsanweisungen. Die Mitarbeiter müssen sich strikt an die Arbeitsanweisungen halten, um Fehler zu vermeiden. Die meisten Elektroprodukte erfordern eine oder mehrere Prüfungen. Erst nach bestandener Prüfung können sie verpackt und versandt werden. Daher ist die Konfiguration und Auslegung der Prüfgeräte der technologische Kern der Produktionslinienplanung und zugleich ein wesentlicher Investitionsposten der Produktionslinie. Schließlich verfügen einfache Produktionslinien über Verpackungsstationen. Die Verpackungsstation kann sehr einfach zu realisieren sein, je nach Produkt kann sie jedoch auch komplexer sein. Einfache Stationen werden in der Regel nur manuell bestückt, während komplexe Verpackungsstationen möglicherweise erfordern, dass jedes Produkt eine entsprechende Seriennummer, ein entsprechendes Verpackungsetikett usw. aufweist. Damit alle Nummern übereinstimmen, muss der Verpackungsprozess automatisiert werden, um manuelle Fehler zu vermeiden. Alternativ kann ein Barcode-Scanner verwendet werden, um den Barcode eines einzelnen Produkts zu scannen und nach dem Scannen das entsprechende Etikett zu erhalten. Der Arbeitsablauf ist relativ kompliziert.
Schlüsselwörter: Server mit serieller Schnittstelle
