串口、串行通信與并行通信的主要區(qū)別在哪？

串行通信是指逐個(gè)傳輸數(shù)據(jù)位的一種通信方式，也稱為逐位傳輸(Bit-by-Bit Transmission)。在串行通信中，數(shù)據(jù)的每一位按照順序逐個(gè)傳輸，通過(guò)傳輸線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速度較慢，但實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。串行通信常用于短距離的數(shù)據(jù)傳輸，如串口、USB接口等。

串行通信需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通過(guò)調(diào)制器(Modulator)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)制(Modulation)后在傳輸線上傳輸，接收端通過(guò)解調(diào)器(Demodulator)將信號(hào)解碼還原成原始數(shù)據(jù)。串行通信的傳輸速度較慢，但是在某些場(chǎng)景下，它的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。例如，在長(zhǎng)距離傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，串行通信比并行通信更加穩(wěn)定，因?yàn)閭鬏斶^(guò)程中的信號(hào)干擾更少。此外，串行通信只需要一根傳輸線，可以節(jié)省空間和成本。

并行通信是指同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)位的通信方式，即同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)位(Word-by-Word Transmission)。在并行通信中，數(shù)據(jù)被分成多個(gè)并行傳輸，同時(shí)通過(guò)多個(gè)傳輸線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速度快，但實(shí)現(xiàn)復(fù)雜。并行通信常用于短距離的數(shù)據(jù)傳輸，如計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線等。

并行通信中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按位組成多個(gè)并行字，每個(gè)并行字中包含多個(gè)數(shù)據(jù)位，每個(gè)數(shù)據(jù)位通過(guò)獨(dú)立的傳輸線進(jìn)行傳輸。接收端通過(guò)并行接口將數(shù)據(jù)并行輸入計(jì)算機(jī)，再通過(guò)解碼器將數(shù)據(jù)解碼還原成原始數(shù)據(jù)。并行通信的傳輸速度快，但是在某些場(chǎng)景下，它的缺點(diǎn)也是顯著的。例如，多個(gè)傳輸線的存在可能導(dǎo)致信號(hào)干擾和互相干擾，從而影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

并行通信的應(yīng)用

并行通信廣泛應(yīng)用于需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域，如圖像處理、視頻處理、聲音合成、語(yǔ)音識(shí)別等。在這些領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)需要在短時(shí)間內(nèi)處理完成，因此并行通信可以大大加快數(shù)據(jù)傳輸和處理速度。

另外，在分布式計(jì)算領(lǐng)域中，也會(huì)用到并行通信。分布式計(jì)算是將計(jì)算任務(wù)分配到多個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行處理，這些節(jié)點(diǎn)需要相互通信以協(xié)調(diào)任務(wù)的執(zhí)行。并行通信可以幫助節(jié)點(diǎn)之間高效地傳輸數(shù)據(jù)和協(xié)調(diào)任務(wù)執(zhí)行，從而提高分布式計(jì)算的效率。

串行通信和并行通信的比較

串行通信和并行通信有以下主要區(qū)別：

傳輸數(shù)據(jù)的方式不同：串行通信是按照位的順序依次傳輸數(shù)據(jù)，而并行通信是同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)位。

傳輸速度不同：并行通信可以同時(shí)傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)位，因此傳輸速度更快，但需要更多的線路和接口。而串行通信只傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)位，速度相對(duì)較慢，但需要的線路和接口比較少。

連接長(zhǎng)度不同：串行通信的傳輸距離比較長(zhǎng)，可以達(dá)到數(shù)百米，而并行通信的傳輸距離相對(duì)較短，一般不超過(guò)數(shù)十米。

設(shè)備的復(fù)雜度不同：并行通信需要更多的線路和接口，因此設(shè)備比較復(fù)雜。而串行通信只需要簡(jiǎn)單的線路和接口，因此設(shè)備比較簡(jiǎn)單。

成本不同：由于需要更多的線路和接口，因此并行通信的成本相對(duì)較高。而串行通信的成本相對(duì)較低。

總體來(lái)說(shuō)，串行通信和并行通信各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景選擇合適的通信方式。

并行傳輸速度快，8位數(shù)據(jù)一次送出;串行傳輸度較低，傳輸方式為數(shù)據(jù)排成一行、一位一位送出。并行傳輸?shù)尼樐_多，串行傳輸?shù)尼樐_少。并行傳輸多用作打印機(jī)、掃描儀等接口;串行傳輸只用作控制接口。

1，串行通信是指在計(jì)算機(jī)總線或其他數(shù)據(jù)通道上，每次傳輸一個(gè)位元數(shù)據(jù)，并連續(xù)進(jìn)行以上單次過(guò)程的通信方式。與之對(duì)應(yīng)的是并行通信，它在串行端口上通過(guò)一次同時(shí)傳輸若干位元數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行通信。使用的數(shù)據(jù)線少，在遠(yuǎn)距離通信中可以節(jié)約通信成本。

2，并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸，是在傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)在設(shè)備之間進(jìn)行的傳輸。并行傳輸指的是數(shù)據(jù)以成組的方式，在多條并行信道上同時(shí)進(jìn)行傳輸。常用的是將構(gòu)成一個(gè)字符的幾位二進(jìn)制碼同時(shí)分別在幾個(gè)并行的信道上傳輸?？梢远嗑S數(shù)據(jù)一起傳輸，所以傳輸速度很快。

3，并行數(shù)據(jù)傳輸是以計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)，通常是8位、16位、32位為傳輸單位，一次傳送一個(gè)字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)。它適合于外部設(shè)備與CPU之間近距離信息交換。在相同頻率下，并口傳輸?shù)男适谴诘膸妆丁?

串行接口是一種可以將接受來(lái)自CPU的并行數(shù)據(jù)字符轉(zhuǎn)換為連續(xù)的串行數(shù)據(jù)流發(fā)送出去，同時(shí)可將接受的串行數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為并行的數(shù)據(jù)字符供給CPU的器件。一般完成這種功能的電路，我們稱為串行接口電路。

串口通信原理

串口通信(Serial Communications)的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位(bit)發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)(byte)的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時(shí)，規(guī)定設(shè)備線總長(zhǎng)不得超過(guò)20米，并且任意兩個(gè)設(shè)備間的長(zhǎng)度不得超過(guò)2米;而對(duì)于串口而言，長(zhǎng)度可達(dá)1200米。典型地，串口用于ASCII碼字符的傳輸。通信使用3根線完成，分別是地線、發(fā)送、接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線用于握手，但不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配。

a，波特率：這是一個(gè)衡量符號(hào)傳輸速率的參數(shù)。指的是信號(hào)被調(diào)制以后在單位時(shí)間內(nèi)的變化，即單位時(shí)間內(nèi)載波參數(shù)變化的次數(shù)，如每秒鐘傳送240個(gè)字符，而每個(gè)字符格式包含10位(1個(gè)起始位，1個(gè)停止位，8個(gè)數(shù)據(jù)位)，這時(shí)的波特率為240Bd，比特率為10位*240個(gè)/秒=2400bps。一般調(diào)制速率大于波特率，比如曼徹斯特編碼)。通常電話線的波特率為14400，28800和36600。波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是GPIB設(shè)備的通信。

b，數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數(shù)據(jù)往往不會(huì)是8位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是6、7和8位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0～127(7位)。擴(kuò)展的ASCII碼是0～255(8位)。如果數(shù)據(jù)使用簡(jiǎn)單的文本(標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼)，那么每個(gè)數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個(gè)包是指一個(gè)字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語(yǔ)“包”指任何通信的情況。

c，停止位：用于表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。

d，奇偶校驗(yàn)位：在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方式。有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒(méi)有校驗(yàn)位也是可以的。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位(數(shù)據(jù)位后面的一位)，用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對(duì)于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位為1，這樣就有3個(gè)邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。

在計(jì)算機(jī)和終端之間的數(shù)據(jù)傳輸通常是靠電纜或信道上的電流或電壓變化實(shí)現(xiàn)的。如果一組數(shù)據(jù)的各數(shù)據(jù)位在多條線上同時(shí)被傳輸，這種傳輸方式稱為并行通信。