数据通信的传输方式

帕罗肯数字通讯输入安全栅，将危险区的数字信号，经隔离转换数字信号输出到安全区进行双向通信，同时向危险区的现场仪表提供隔离本安型电源。该产品需要独立供电，输入、输出和电源三端隔离。数字信号有RS232，RS485，CAN三种。

01-数据通信方式（数据流动方向)

（1）单工通信

所传送的信息始终向一个方向流动，而不允许朝相反的方向流动。在这种方式下，发送数据的一方只能发送数据，而接收数据的一方只能接收数据。计算机与键盘、计算机与打印机、无线电广播等都属于单工通信。

（2）半双工通信

在这种方式下，数据信息可以沿信道双向传输，但在同一时刻只能沿一个方向传输。采用半双工通信的双方均可发送和接收信息，但在一方发送时，另一方只能接收，双方轮流发送和接收信息。这种通信方式具有控制简单可靠、通信成本低、效率高等优点。在工业通信系统中，常采用半双工通信方式。

（3）双工通信

显然这种方式是指在同一时刻，通信的双方既可以发送信息，也可以接收信息。双工通信要求通信双方具有同时运作的发送和接收机构，且要求有两条性能对称的传输通道，所以控制相对复杂，价格较高，但它的通信效率也是很高的。这种方式常用于计算机与计算机之间的通信。

02-数据传输方式

数据传输方式是指数据代码的传输顺序和数据信号传输时的同步方式，数据代码的传输顺序问题也就是通信线路的排列问题。按排列方式可将数据传输分为串行传输和并行传输。为了保证数据发送端发出的信号被接收端准确无误地接收，两端必须保证同步，所以按同步方式又可将数据传输分为同步传输和异步传输。

（1）并行传输和串行传输

并行传输(parallel transmission)是将数据以成组的形式在多条并行的通道上同时传输。例如，传输8个数据位(一个字节)或传输16个数据位（一个字）。除数据之外，还需要一条“选通”线来协调双方的收发。并行传输的通信速率高，但需要的数据线多，在短距离通信时还可以忍受，在长距离通信时，由于其高成本问题和可象性问题等就不会采用这种方式了。并行传输一般用于计算机和打印机之间，及其外之间的通信。

串行传输（serial transmission）是指在数据传输时，数据流是以串行方式逐位在一条信道上传输。在串行传输中、所需要的数据线大大减少，需要解决的问题是如何准确判断传输字节的首字符位置等。串行传输具有成本低、实现容易、控制简单、在远距离通信中可靠性高等优点、所以在工业通信系统中，一般都采用串行传输。

从理论上来看，并行传输要比串行传输快，但在实际应用中，对并行传输来说还要考虑许多其他元素，比如电缆间的电磁干扰问题、线芯间的同步问题等。为减少干扰，并行传输的工作频率就不能太高。所以在传输速度较高时，使用串行传输也不见得比并行传输慢，这也是今天串行传输被广泛使用的原因之一。

并行传输和串行传输的示意图如图2-7所示。

（2）同步传输和异步传输

在计算机系统中，任何工作都要在时钟的协调下有条不紊地进行。对数据通信来说也不例外，各种处理工作都是在一定的时序脉冲控制下进行的。为保证信息传输端工作的协调一致和数据接收的正确性，数据通信系统中的同步问题就显得异常重要。

并行通信中一般用“选通”信号来协调收发双方的工作。而在串行通信中，二进制代码是以数据位为单位按时间顺序逐位发送和接收的，所以同步传输是对串行传输而言的。异步传输和同步传输是串行通信中使用的两种同步方式。它们的本质区别在于发送端和接收端的时钟是独立的，还是同步的。若是独立的，则为异步传输；若是同步的，则为同步传输。

1）异步传输

该方法以字符为单位发送数据，一次传送一个字符，每个字符可以是5位或8位，在每个字符前要加上一个起始位，用来指明字符的开始；每个字符的后面还要加上一个终止码，用来指明字符的结束，终止码可以是1位、1.5位或2位。一般来说五单位字符的终止码取1或1.5位，其他单位的字符终止码取1或2位。

异步传输使用的是字符同步方式。异步传输方式下的每一个字符的发送都是独立和随机的，它以不均匀的传输速率发送，字符间距是任意的，所以这种方式被称为异步传输。

因为要在每个字符的开头和末尾加上起始位和停止位，增加了传输代码的额外开销，所以异步传输方式实现简单，但传输效率较低。异步传输示意图如图2-8所示。

2)同步传输

该方法是以数据块（帧）为单位进行传输的，数据块的组成可以是字符块，也可以是位块。很明显同步传输的效率要比异步传输高。

在同步传输中，发送端和接收端的时钟必须同步。实现同步的方法有外同步法和自同步法。外同步法是在发送数据前，发送端先向接收端发一串同步的时钟，接收端按照这一时钟频率调制接收时序，把接收时钟频率锁定在该同步频率上，然后按照该频率接收数据；自同步法是从数据信号本身提取同步信号的方法，如数字信号采用曼彻斯特编码时，就可以使用码元中间的跳变信号作为同步信号。显然自同步法要比外同步法优越，所以现在一般采取自同步法，即从所接收的数据中提取时钟特征信号。

同步传输有两种：一种方法是面向位块的同步数据传输，另外一种方法是面向字符块的同步数据传输。同步传输是在每个数据块的前面加上一个起始标志指明数据块的开始，在数据块的后面加上一个标志指明数据块的结束，接收方根据起始标志和结束标志成块地接收数据。起始标志、数据块、结束标志合在一起称为帧（frame），起始标志称为帧头，结束标志称为帧尾。所使用的帧头和帧尾都是特殊模式的位组合（如01111110）或同步字符（SYN），并且通过位填充或字符填充技术来保证数据块中的数据不会与同步字符混淆，同步传输是基于帧同步的同步方式。面向字符的同步传输方式的重要缺点是：它和特定的字符编码集过于密切，不利于兼容，采用的字符填充方法实现起来非常麻烦。因此，现在的同步传输一般都采用面向位同步的方法。面向位同步的同步传输不依赖字符编码集，位填充方法实现起来容易，数据传输速率高，能实现各种较完善的控制功能，所以该方法得到了广泛的应用。同步传输中帧的格式如图2-9所示。