Последовательный интерфейс

Данный интерфейс требует наличия как минимум двух линий связи между устройствами. Существует разделение способов связи на полудуплексные и дуплексные. Первый тип связи характерен тем, что передача данных происходит только в одном направлении в определенный момент времени, а дуплексная связь – в двух направлениях одновременно.

С точки зрения принципов работы последовательный интерфейс может быть синхронным и асинхронным. Синхронная передача данных обязательно сопровождается каким-либо тактирующим импульсом (он может подаваться для блоков, а не для каждого бита информации), кроме того, при синхронной передаче данных частоты работы приемника и передатчика должны быть близки. Асинхронная передача предполагает, что приемник и передатчик работают на примерно одних и тех же частотах (полного соответствия частот добиться довольно сложно), причем это условие более жесткое, чем для синхронной передачи. Для интерфейса важен уровень перепада напряжения между логическим нулем и единицей – если напряжение выше некоторого определенного уровня, то считается, что получена логическая единица, если ниже некоторого другого уровня – нуль. Диапазон между первым и вторым уровнем считается запрещенным, так как не понятно, каким образом трактовать данные, пришедшие под таким напряжением. С точки зрения протокола передача данных происходит следующим образом: первым передается стартовый импульс (обратной полярности), затем – последовательность битов, далее паритет (для некоторой проверки) и стоп сигналы:

Последовательный интерфейс предполагает наличие двух регистров данных (для передачи и приема), регистра состояния (для проверки и выявления некоторых ошибок и конфликтов) и регистра контроля (в него, в первую очередь, запишется частота, с которой будут передаваться данные). Скорость передачи данных зависит не только от соединяющихся устройств и типа интерфейса между ними, а и от длины линии, соединяющей данные устройства. Если задаться определенной скоростью передачи данных, то длина линии для последовательного интерфейса будет ограничена. А из-за внутреннего ёмкостного сопротивления мы, реально, имеем не мгновенные изменения состояний напряжения высокое/низкое, а разделённые во времени. Кроме того, на скорость передачи данных можно повлиять, уменьшив уровень перепада напряжения между логическим нулем и единицей.

Для передачи информации на большие расстояния можно воспользоваться существующими телефонными линиями. Для передачи информации по аналоговым телефонным линиям используется модем. Название этого устройства составлено из двух слов: модулятор и демодулятор. Принцип работы модема следующий: цифровая информация передатчика модулируется для передачи через аналоговый телефонный канал, а приемник преобразует (демодулирует) эти аналоговые сигналы в цифровые, которые уже могут интерпретироваться устройствами ЭВМ. Принцип амплитудной модуляции следующий: логическая единица (высокий уровень напряжения) преобразуется в гармонический сигнал [A_*sin(wt + j)] определенной амплитуды [A], а логический нуль (низкий уровень напряжения) – так же в гармонический сигнал, но другой амплитуды:

Можно так же выделить частотную [w = w(t)] (гармонические сигналы, соответствующие логическому нулю и единице, имеют различную частоту) или фазовую [j =j(t)] (соответственно, фазу) модуляцию.