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单工通信、半双工通信和全双工通信三种方式的不同之处

冬至子 来源:LabVIEW京津冀线下联盟 作者:蔡景月 2023-11-14 16:09 次阅读

首先,不要被生涩的文字吓到了,通讯在我们日常中通讯是无处不在的,三种通讯方式也是随处可见。下面分别举例说明三种方式的不同之处以及在工业电子设备上常用的一些案例。

1

单工通讯

我们知道收音机的工作原理是由广播塔发射电波,然后在收音机上经过处理播放声音。

其中,广播塔单方向给收音机发送信息,而收音机不向广播塔返回信息,这种工作方式就叫做单工通讯。其他的例子还有海上的灯塔,以及高级电子手表的自动校时。

在工业和电子行业中常见的例子就是红外遥控,遥控器单方向发射有规律的红外光。常用的 NEC 脉冲宽度调制协议(PWM),即利用两种不同长度的占空比波形来表示数字 0、1信息,设备通过解析红外接收器信号收到来自遥控器的指令,从而得知用户的操作。

单工通讯的特点:使用方便,构造简单,实现成本低,而且非常容易实现一对多的广播。但由于设备间发送端和接收端的身份是固定的,所以接收端不能返回任何信息给发送端,发送端就无法确定接收端设备是否接收到信息,在实际使用中就可能造成不稳定的情况。

2

半双工通信

对讲机的使用方式,是一人说话,另一人收听,但不能2人同时说话。也就是在进行信息交互时,同一时刻,只能一方在讲话。

半双工通信可以实现双向的通信,但不能在两个方向上同时进行,必须轮流交替地进行。

半双工通信在工业中我们最常见到的就是RS485总线。

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RS 485最少可以只使用两根线就可以在设备之间进行通讯,两根线的,两根线之间的正反电压代表0和1,总线在实际中的传输距离达到了千米级别。由于其接线方便,抗干扰能力强,支持多设备级联等优点,在工业上广泛使用。

在多设备级联时,由于采用的是半双工通信,所以连线的所有设备中,在同一时刻最多只能有一个作为发送端,其余的所有设备作为接收端。这时,往往在发送数据时携带设备地址,用以区分一条总线上的各个设备,在接收端收到数据时,可以知道是那个设备发送的。

而且,在一般的应用中,多采用 唯一主站-多从站 方式,主站主动的去根据设备地址询问从站信息,从站接收到数据后返回数据,这样就避免了一条总线多个设备同时发送造成冲突的可能。

半双工通信的特点:结构简单,稳定可靠,成本低,支持多设备之间的互相通信,但由于总线同时只能有一个发送端发送数据,所以多设备通讯时,难以实现任意两设备之间进行灵活的交互数据。

3

全双工通信

打电话就是最常见的双工通信了,电话双方随时能听到对方说话,双方也随时可以讲话,即同一时刻信息可以互相传递。

在工业和电子行业最常见的全双工通信就是互联网了,以电脑网线接口为例

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我们日常使用的网线接口的其中DTE端(对应的另一端是DCE,现代电脑设备一般都能自动识别转换)定义如上所示,以图示接法为百兆网。其中1、2两根线为发送,3、6两根线为接收。可以看出,发送和接收分别单独走线,这样在数据传输时,发送数据和接收数据互不影响,这也是互联网全双工的基础。

工业中常用的全双工通讯还有RS232RS422串行总线

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RS 232 由于协议定义了针脚,所以目前市面上的所有RS232接口设备都按照此标准设计,RS232的串口线也都是直接看公/母接口即可。其实RS232 在使用时,最少可只接2、3、5这三根线,2-5为一路发送/接收,3-5为一路接收/发送。

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RS 422 和RS 485 有类似的电气特性,一般最大传输距离都是千米级别。注意在串口针脚定义时,RS 422 和RS 485各个厂家均有不同,需要注意接线的方式需要参考厂家提供的手册。RS 422最少使用4根线缆通讯,两根线为发送,两根线作为接收,但由于和RS 485 总线电气特性相同,RS 422 可以通过简单的转换即可实现RS 485 的协议,多数工业设备都支持直接通过接线的更改实现RS 422转RS485。但仍需注意转换后单双工与全双工的区别。

双全工通讯的特点:可以在网络上实现任意设备之间的点对点,点对多,多对多的通讯,发送接收互不干扰,数据传输灵活。双全工通讯也造就了当今网络设备的发达,实现了铺天盖地的电子设备的数据交互。但同时,双全工通讯的数据协议一般比较复杂,在硬件实施方面也通常比其他通讯方式成本要高。

总结

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三种数据通讯的方式就介绍到这里,生活和工业上的通讯都离不开这三种方式进行数据通讯,各位应该能对通讯的基础和三个名称有所了解了。

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