تبادل اطلاعات به صورت سریال و موازی[30](نویسنده: مهدی دمرچیلو)

موضوع این جلسه : تبادل اطلاعات به صورت سریال و موازی

انواع تبادل اطلاعات

 

ارسال و دریافت اطلاعات به دو روش کلی انجام می شود:

1) موازی  ( parallel)
۲) سری (serial)

در روش موازی اطلاعات n بیتی در n خط (پایه) انتقال داده می شود اما در روش سریال اطلاعات می تواند در یک خط یا دو خط ارسال گردد.

پس می توان نتیجه گرفت تبادل اطلاعات به صورت موازی با سرعت بیشتری نسبت به حالت سریال صورت می گیرد اما در فواصل طولانی تر تبادل اطلاعات به صورت موازی هزینه بر است و از طرفی نویز پذیری را بالا می برد و در ضمن یک رشته سیم موازی کنار هم در فواصل طولانی باعث ایجاد یک خازن مجازی شده و مقاومت خود سیم ها نیز بر کیفیت دیتا اثر خواهد داشت و البته پارامترهای دیگری نیز وجود دارد که از ضعف های تبادل اطلاعات به صورت موازی است اما روش سریال انتخاب مناسبی در صرفه جویی در تکنولوژی ساخت تراشه ها و کم کردن خطوط انتقال است.

تبادل (اطلاعات به صورت) موازی :

من خودم تا الان از این روش استفاده نکردم و علتش هم معلومه.
ولی همون طور که در بالا بیان شد (  n بیتی در n خط (پایه)   )   میشه نتیجه گرفت که تو این روش مثلا برا تبادل اطلاعات دو میکروکنترلر avr با هم همانند عکس زیر این دو رو به هم وصل میکنیم
و میکروکنترلر 1 (فرستنده) که مثلا قرار است اطلاعات بفرستد ، PORTC (الزامی ندارد که حتما PORTC باشد ) آن را به صورت خروجی تعریف میکنیم.( چون قرار است اطلاعات ارسال کند.)
و میکروکنترلر 2 (گیرنده) که مثلا قرار است اطلاعات بگیرد ، PORTC (الزامی ندارد که حتما PORTC باشد ) آن را به صورت ورودی تعریف میکنیم.( چون قرار است اطلاعات دریافت کند.)

حالا اگه مثلا  در میکروکنترلر 1  ، PORTC.0=1 شود آنگاه در میکروکنترلر 2 هم  PORTC.0=1 میشود.

 

 

انواع تبادل سریال

از آنجایی که ارتباط سریال مزایای خوبی دارد انواع مختلفی از پروتکل های سریال ارائه شده است ، لذا می توان به صورت کلی خود تبادل سریال را نیز به دو قسمت تقسیم کرد:

 

۱) ارسال و دریافت اطلاعات سریال به صورت سنکرون( USRT )

USART: Universal Synchronous  Reciever Transmitter

در این روش دیتای مورد نظر بر روی یک خط همراه با یک خط کلاک همزمان کننده ارسال می شود و گیرنده نیز می تواند دیتا را بر روی یک خط توسط کلاک همزمان کننده که از طرف فرستنده ارسال می شود ، دریافت نماید. به طور مثال اطلاعاتی که Keyboard یا Mouse کامپیوتر به خروجی ارسال می کنند به همین روش می باشد.

میکرو کنترلرهای AVR در روش سنکرون می توانند به صورت چند پردازنده ای به شکل Master و Slave  (منظور همون فرستنده گیرنده هستش) کار نمایند.

این ویژگی فقط در بعضی از میکرو کنترلر های AVR حمایت شده است که البته ATmega16 قابلیت تبادل سریال در مد سنکرون را دارد.

 

2)  ارسال و دریافت اطلاعات سریال به صورت آسنکرون(  UART )

UART: Universal Asynchronous Reciever Transmitter

در این روش دیتای مورد نظر بر روی یک خط ارسال ( TXD ) یا یک خط دریافت( RXD ) منتقل می شود و به همراه دیتا کلاکی ارسال نمی گردد بنابراین به اصطلاح می گوییم فرستنده و گیرنده غیر همزمان عمل می کنند.

پس در چنین روشی باید دیتای مورد نظر با قالب بندی خاصی به صورت بیت به بیت با فواصل زمانی تعریف شده برای فرستنده و گیرنده منتقل شود ، که به این فواصل زمانی در این نوع ارتباط نرخ انتقال داده یا Baud rate گفته می شود. نرخ باود در واقع تعداد تغییرات سیگنال داده در ثانیه است.که لزوما در مخابرات با تعداد بیت های ارسال یکسان نیست. اما در بحث ما چون تنها دو ولتاژ وجود دارد که هرکدام نشان دهنده یک بیت است تعداد تغییرات در ثانیه با تعداد بیت در ثانیه یکسان است. بنابراین در این بحث نرخ بیتی و نرخ باود را یکسان می توان در نظر گرفت.

از کاربردهای مهم این روش می توان به تبادل اطلاعات با کامپیوتر و میکروکنترلر های دیگر و یا تراشه های دیگر اشاره نمود.

به طور مثال می توان ارتباط با ماژول GSM ، ماژول GPS ، ماژول فرستده و گیرنده RF و… را از کاربردهای مهم این روش برشمرد.

3) ارتباط جانبی سریال ( SPI )

 

ارتباط SPI ارتباطی که مانند Uart در دو حالت سخت افزاری یا نرم افزاری قابل دسترسی است. ارتباط با پروتکل سریال – پرسرعت – سه سیمه که برای عملیات هایی همچون پروگرام و برنامه ریزی کردن حافظه های Flash و Eeprom و یا ارتباط با یک میکرو کنترلر دیگر به صورت Master – Slave مورد استفاده قرار می گیرد. پین های مورد استفاده برای این ارتباط به صورت زیر است:

 

MOSI: Master Out Slave In

 

MISO: Master In Slave Out

 

4) ارتباط سریال دو سیمه ( TWI ) یا I2C

 

TWI: Two Wire Interface

این ارتباط در ابتدا توسط شرکت فیلیپس ابداع شد. در این نوع ارتباط فقط از دو سیم استفاده می شود. و انتقال داده سریال در مد اسنکرون است. پایه های مورد استفاده پروتکل I2C در AVR به نام پایه SCL و SDA است. در مطالب ابتدایی این آموزش با این ارتباط و پایه های آن آشنا شدید. البته برای ارتباط باید ازیک مدار مقاومتی مانند مدار زیر استفاده کنید. (مدار زیر نحوه ارتباط یک تراشه با میکروکنترلر AVR از طریق ارتباط I2C را نشان می دهد).

 

5-USB: Universal Serial Bus

این پروتکل در ابتدا توسط شرکت اینتل در سال 1994 ابداع شد و در سال 2008 به مرسوم ترین روش انتقال داده بجای روش های سریال و موازی انتخاب شد. مهمترین مزیت USB سرعت آن است.سرعت انتقال داده در ابزارهای USBبسیار بالاست.

همانطور که از اسمش پیداست لغت یونیورسال یعنی اینکه تمامی تجهیزات را ساپورت می کند و لغت سریال هم به معنی استفاده از ارتباط سریال در این نوع تکنولوژی است.

منبع: dmf313.ir