通信基本概念

Table of Contents
1概述 1
2通信基本术语 2
2.1通信 2
2.2信源 2
2.3信宿 2
2.4载体 2
三传输二进制 2
3.1串行传输 2
3.2并行传输 3
4传输字符的方式 3
4.1异步通信 3
4.2同步通信 4
5双工方式 5
5.1单工 5
5.2半双工 5
5.3全双工 5
6信号检测 5
6.1差分信号传输(平衡信号传输) 5
6.2共模信号传输(不平衡信号传输) 6
7输入输出 6
7.1模拟量 6
7.2数字量 7
7.3无源开关 7
7.4有源开关 8
8通信方式 9
8.1数字通信 9
8.2模拟通信 9
1 概述
概念和术语是我们学习专业的基本前提。只有理解专业术语所代表的含义，我们才能理解专业技术文档的描述，并进一步学习。这些关键字不仅用于我们的文档，而且经常出现在生产实践中。如果你不理解这些关键字所代表的含义，你不仅很难阅读文档，而且很难与同行沟通。
2 通信基本术语
2.1 通信
通信是指通过某种媒介传递的信息。在古代，人们通过驿站、飞鸽传书、烽火报警等方式传递信息。如今，随着科学水平的快速发展，无线电、固定电话、移动电话、互联网甚至视觉电话等通信方式层出不穷。
2.2 信源
信息发送者在通信系统中。
2.3 信宿
信息接收者在通信系统中。
2.4 载体
有时信息传输的媒体也被称为介质或载体。如：驿站、峰火台、电磁波、同轴电缆、双绞线、光纤等。
3 传输二进制
根据组成字符的每个二进制位置是否同时传输，字符编码在信源/信宿之间的传输分为并行传输和串行传输。
3.1 串行传输
是指信源和信宿之间只通过一条传输线交换数据，每个人都按顺序一个接一个地传输数据，其特点是数据以字符形成帧，时钟要求不太严格，不能验证，传输速度低（一个位置），通信成本低（一条线路），支持长途传输。
3.2 并行传输
是指通过多条传输线在信源和信宿之间交换数据，同时传输数据。其特点是数据以字符形成帧，对时钟有严格的要求，必须进行验证，传输速度快(多个比特同时传输)，通信成本高(多条线路)，不支持长距离传输(受各条线路分布电容的影响)。适用于短距离通信但通信速度高的应用。
从技术发展的角度来看，串行传输模式完全取代了并行传输模式。
4 传输字符的方式
串行通信可分为同步串行通信和异步串行通信。
4.1 异步通信
异步传输又称起止传输，其特点是字符内的每个人都采用固定的时间模式，字符之间有任何间隔。每个字符的传输效率低于同步传输。其特点可概括为：
1)以字符为单位传输信息；
2)相邻两个字符之间的间隔任意长；
3)只要接收时钟和发送时钟相似。
图01-01异步串行通信
数据格式(字符格式)：
1)一位起始位，规定为低电0；
2)5~8位数据位，即要传输的有效信息；
3)可选奇偶校验位(1位)；
4)1~2位停止位，规定为高电平1。
4.2 同步通信
根据传输，以数据块(一组字符)为单位，字符与字符之间，字符内部的位与位同步。其特点可概括为:
1)以数据块为单位传输信息；
2)在数据块(信息帧)中，字符与字符之间没有间隔；
3）接收时钟与发送进钟严格同步。
图01-02同步串行通信
同步串行通信的数据格式：
1)两个同步字符作为数据块(信息帧)的起始标志；
2）n连续传输数据；
3)二字节循环冗余校验码(CRC)；
5 双工方式
5.1 单工
双方只能在任何时候向一个方向发送信息。
5.2 半双工
双方可以交替改变信息收发的方向，但在任何特定时刻，信息只能向一个方向传输，即半双工传输是一种可切换方向的单工传输。
5.3 全双工
通信双方可以随时收发信息。
6 信号检测
6.1 差分信号传输(平衡信号传输)
差分传输是一种信号传输技术，不同于传统的信号线和地线。差分传输在这两条线上传输信号，振幅相等，相位相反(相位差180度)。通过比较这两个电压的差值来判断发送端发送的是逻辑0还是逻辑1。差分信号在接收端是靠差分放大器来检测的。差分放大器只放大两个输入信号之间的差值，而不影响两个输入信号共同对地的电位。当差分信号传输过程中遇到外部干扰信号时，由于两条差分信号线始终在一起，干扰信号通常同时作用于两条信号线，形成大小相等的共模信号。在接收端，差分放大器只对差分信号(有用信号)敏感，抑制共模信号(干扰信号)。这样，差分传输的信号具有很强的抗干扰能力。
6.2 共模信号传输(不平衡信号传输)
共模模式是指信号出现在一个（差异）信号线对的两个信号线上，或同时出现在单端信号线和地面上，因此共模信号也称为对地感应信号和不对称信号。两个共模信号大小相等，相位相等(相位差0度)。通过比较接收端和地线之间的电压差，判断发送端是否改进了逻辑0或1。共模信号是一对大小相等极性相同的信号，作用于差分信号线。共模信号通常来自外部干扰。
7 输入输出
7.1 模拟量
模拟量是指在一定范围内连续变化的量。
AI （analog input）模拟量输入
AO （analog output）模拟量输出
精度 表示AI精度，用占用寄存器的位数来表示，位数越准确，数据就越详细。12位精度可以表示0~40960（2^12)16位精度可表示0-655359(2)^16）。
7.2 数字量
数字量又称开关量，是指只有两种状态的信号，如开关(或1和0)。
DI （digital input）数字量输入
DO （digital output）数字量输出
NO （normal open）常开
NC （normal close）常闭
A类型继电器，输出常开
B型继电器，输出常闭
C类型继电器输出常开常闭
7.3 无源开关
也就是说，干接点有两种状态：闭合和断开；两个接点之间没有极性，可以交换。
常见的干接点信号包括：
限位开关、行程开关、脚踏开关、旋转开关、温度开关、液位开关等各种开关；
各种按键；
各种传感器的输出，如：环境动力监测传感器：水浸传感器、火灾报警传感器、玻璃破碎、振动、烟雾和凝结传感器；
输出继电器和干簧管；
7.4 有源开关
也就是说，湿接点有电和无电两种状态；有源有极性，两个接点之间不能互换。
常见的湿接点信号有：
1)如果将上述干接点信号连接到电源，然后与电源的另一极作为输出，则为湿接点信号；在工业控制中，湿接点常用的电压范围为DC0～30V，比较标准的是DC24V；AC110～220V虽然这样做少，但输出也可以是湿接点；
2）把TTL电平输出也可作为湿接点；
3）NPN三极管的集电极输出和VCC；
4)达林顿管的集电极输出及VCC；
5)红外反射传感器和对射传感器的输出；
在工业控制领域，干接点的使用远远超过湿接点，因为干接点没有极性的优点：
1)随意接入，降低工程成本和工程人员要求，提高工程速度；
2)干接点开关处理量大；
3)连接干接点的导线即使长时间短路也不会损坏本地控制设备或远程设备；
4)接入容易，接口容易统一。
8 信号表示
8.1 数字通信
它是一种以数字信号为载体传输信息的通信方式，或调制载波后传输信息的通信方式。
8.2 模拟通信
它被称为模拟通信，因为它使用正弦波的振幅、频率或相位变化，或脉冲的振幅、宽度或位置变化来模拟原始信号，以达到通信的目的。