อ่าน 4 นาที
การสื่อสารแบบอนุกรม
ใน ด้านโทรคมนาคม และ การส่งข้อมูล การ สื่อสารแบบอนุกรม คือกระบวนการส่ง ข้อมูล ทีละ บิต ตามลำดับ ผ่าน ช่องทางการสื่อสาร หรือ บัสคอมพิวเตอร์ ซึ่งแตกต่างจาก การสื่อสารแบบขนาน...
การสื่อสารแบบอนุกรม

ในด้านโทรคมนาคมและการส่งข้อมูลการสื่อสารแบบอนุกรมคือกระบวนการส่งข้อมูลทีละบิตตามลำดับ ผ่านช่องทางการสื่อสารหรือบัสคอมพิวเตอร์ซึ่งแตกต่างจากการสื่อสารแบบขนานที่ส่งข้อมูลหลายบิตพร้อมกันบนลิงก์ที่มีหลายช่องทางขนานกัน

การสื่อสารแบบอนุกรมใช้สำหรับการสื่อสารระยะไกล ทั้งหมด และเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ส่วนใหญ่ ซึ่งต้นทุนของสายเคเบิลและความยากในการซิงโครไนซ์ทำให้การสื่อสารแบบขนานไม่เหมาะสม บัสคอมพิวเตอร์แบบอนุกรมเริ่มเป็นที่นิยมมากขึ้นแม้ในระยะทางที่สั้นกว่า เนื่องจากความสมบูรณ์ของสัญญาณและความเร็วในการส่งข้อมูลที่ดีขึ้นในเทคโนโลยีอนุกรมรุ่นใหม่เริ่มมีข้อดีมากกว่าข้อดีของบัสแบบขนานในด้านความเรียบง่าย (ไม่จำเป็นต้องใช้ตัวแปลงอนุกรมและตัวแปลงกลับอนุกรม หรือSerDes ) และมีข้อเสียมากกว่า ( ความคลาดเคลื่อนของสัญญาณนาฬิกาความหนาแน่นของการเชื่อมต่อ) การเปลี่ยนจากPCIไปเป็นPCI Express (PCIe) เป็นตัวอย่างหนึ่ง
อินเทอร์เฟซอนุกรมความเร็วสูงสมัยใหม่ เช่น PCIe [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] ส่งข้อมูลหลายบิตพร้อมกันโดยใช้เทคนิคการมอดูเลชั่น/การเข้ารหัส เช่นPAM4ซึ่งจัดกลุ่ม 2 บิตพร้อมกันเป็นสัญลักษณ์เดียว และยังคงส่งสัญลักษณ์หลายตัวพร้อมกันทีละตัว วิธีนี้แทนที่ PAM2 หรือ non return to zero (NRZ) ซึ่งส่งเพียงบิตเดียวพร้อมกัน หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือหนึ่งบิตต่อสัญลักษณ์[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]สัญลักษณ์จะถูกส่งด้วยความเร็วที่เรียกว่าอัตราสัญลักษณ์หรืออัตราบอด[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
สายเคเบิล
ระบบการสื่อสารแบบอนุกรมจำนวนมากได้รับการออกแบบมาเพื่อถ่ายโอนข้อมูลในระยะทางค่อนข้างไกล ผ่าน สายเคเบิลข้อมูลชนิดต่างๆ
โดยทั่วไปแล้ว การสื่อสารทางไกลเกือบทั้งหมดจะส่งข้อมูลทีละบิต แทนที่จะส่งแบบขนาน เพราะจะช่วยลดต้นทุนของสายเคเบิล สายเคเบิลที่ใช้ส่งข้อมูลนี้ (นอกเหนือจากสายอนุกรม) และพอร์ตคอมพิวเตอร์ที่เสียบเข้ากับสายเคเบิลเหล่านั้น มักจะมีชื่อเรียกที่เฉพาะเจาะจงกว่า เพื่อลดความสับสน
สายเคเบิลและพอร์ตของคีย์บอร์ดและเมาส์ ส่วน ใหญ่จะเป็นแบบอนุกรม เช่นพอร์ต PS/2 , Apple Desktop BusและUSB
สายเคเบิลที่ใช้ส่งสัญญาณวิดีโอดิจิทัลส่วนใหญ่ก็เป็นแบบอนุกรมเช่นกัน เช่นสายโคแอกซ์ที่เสียบเข้ากับ พอร์ต HD-SDI , เว็บแคมที่เสียบเข้ากับพอร์ต USB หรือพอร์ต FireWire , สายอีเธอร์เน็ตที่เชื่อมต่อกล้อง IPกับ พอร์ต Power over Ethernet , FPD-Link , สายโทรศัพท์ดิจิทัล (เช่นISDN ) เป็นต้น
สายเคเบิลและพอร์ตอื่นๆ ที่ส่งข้อมูลทีละบิต ได้แก่Serial ATA , Serial SCSI , สายอีเธอร์เน็ตที่เสียบเข้ากับพอร์ตอีเธอร์เน็ต , Display Data Channelโดยใช้พินที่สงวนไว้ก่อนหน้านี้ของขั้วต่อ VGAหรือพอร์ต DVIหรือพอร์ต HDMI
บัสอนุกรม

โดยทั่วไปแล้ว ระบบสื่อสารจำนวนมากถูกออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อวงจรรวมสองวงจรบน แผ่นวงจรพิมพ์เดียวกันโดยเชื่อมต่อกันด้วยเส้นทางสัญญาณบนแผ่นวงจรนั้น (แทนที่จะใช้สายเคเบิลภายนอก)
วงจรรวม (IC)จะมีราคาแพงขึ้นเมื่อมีจำนวนขามากขึ้น เพื่อลดจำนวนขาในแพ็คเกจ IC หลายตัวจึงใช้บัสแบบอนุกรมในการถ่ายโอนข้อมูลเมื่อความเร็วไม่ใช่สิ่งสำคัญ ตัวอย่างของบัสแบบอนุกรมความเร็วต่ำราคาประหยัด ได้แก่RS-232 , DALI , SPI , CAN bus , I²C , UNI/Oและ1-Wireส่วนบัสแบบอนุกรมความเร็วสูง ได้แก่USB , SATAและPCI Express
อนุกรมเทียบกับขนาน
การเชื่อมต่อสื่อสารที่คอมพิวเตอร์ (หรือส่วนต่างๆ ของคอมพิวเตอร์) ใช้สื่อสารกัน อาจเป็นแบบอนุกรมหรือแบบขนาน การเชื่อมต่อแบบขนานจะส่งข้อมูลหลายกระแสพร้อมกันผ่านหลายช่องทาง (เช่น สายไฟ วงจรพิมพ์ หรือใยแก้วนำแสง) ในขณะที่การเชื่อมต่อแบบอนุกรมจะส่งข้อมูลเพียงกระแสเดียวเท่านั้น เหตุผลของการสื่อสารแบบขนานคือข้อดีเพิ่มเติมของการเข้าถึงหน่วยความจำโดยตรงไปยังที่อยู่รีจิสทรี 8 บิตหรือ 16 บิต ในขณะที่การแมปเลนข้อมูลโดยตรงสะดวกและเร็วกว่าการซิงโครไนซ์ข้อมูลแบบอนุกรม
แม้ว่าการเชื่อมต่อแบบอนุกรมอาจดูด้อยกว่าการเชื่อมต่อแบบขนาน เนื่องจากสามารถส่งข้อมูลได้น้อยกว่าต่อรอบสัญญาณนาฬิกา แต่โดยทั่วไปแล้ว การเชื่อมต่อแบบอนุกรมสามารถใช้สัญญาณนาฬิกาที่เร็วกว่าการเชื่อมต่อแบบขนานได้มาก เพื่อให้ได้อัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้น ปัจจัยหลายประการช่วยให้สามารถใช้สัญญาณนาฬิกาที่เร็วกว่าสำหรับการเชื่อมต่อแบบอนุกรมได้:
- ความคลาดเคลื่อนของสัญญาณนาฬิการะหว่างช่องสัญญาณต่างๆ ไม่ใช่ปัญหา (สำหรับ ลิงก์ การสื่อสารแบบอนุกรมอะซิงโครนัส ที่ไม่มีสัญญาณนาฬิกา ) ซึ่งอาจเกิดจากความยาวสายไฟหรือตัวนำที่ไม่ตรงกัน[ 17 ] [ 18 ]
- การเชื่อมต่อแบบอนุกรมใช้สายเคเบิลเชื่อมต่อ (เช่น สายไฟ/ใยแก้วนำแสง) น้อยกว่า จึงใช้พื้นที่น้อยกว่า พื้นที่ที่เหลือช่วยให้สามารถแยกช่องสัญญาณออกจากสภาพแวดล้อมโดยรอบได้ดียิ่งขึ้น
- ปัญหา การรบกวนสัญญาณจะลดลง เนื่องจากมีตัวนำอยู่ใกล้กันน้อยลง[ 17 ]
- งบประมาณสำหรับการใช้พลังงาน การกระจายพลังงาน ต้นทุนสายเคเบิล ต้นทุนชิ้นส่วน พื้นที่ของชิป IC พื้นที่ของแผงวงจรพิมพ์ การป้องกัน ESD ฯลฯ สามารถมุ่งเน้นไปที่การเชื่อมต่อเพียงครั้งเดียวได้
การเปลี่ยนจากบัสแบบขนานไปเป็นบัสแบบอนุกรมเกิดขึ้นได้จากกฎของมัวร์ซึ่งทำให้สามารถรวม SerDes เข้ากับวงจรรวมได้[ 19 ] การเชื่อมต่อแบบอนุกรมทางไฟฟ้าต้องการเพียงสายไฟคู่เดียว ในขณะที่การเชื่อมต่อแบบขนานต้องการหลายเส้น ดังนั้นการเชื่อมต่อแบบอนุกรมจึงสามารถประหยัดต้นทุนได้ (หรือที่เรียกว่ารายการวัสดุ ) การส่งสัญญาณแบบดิฟเฟอเรนเชียลใช้สายไฟหรือตัวนำที่มีความยาวเท่ากัน และใช้ในการเชื่อมต่อแบบอนุกรมความเร็วสูง[ 18 ]การจับคู่ความยาวทำได้ง่ายกว่าในการเชื่อมต่อแบบอนุกรม เนื่องจากต้องการตัวนำน้อยกว่า
ในหลายกรณี การผลิตแบบอนุกรมมีต้นทุนต่ำกว่าแบบขนานไอซี จำนวนมาก ใช้ส่วนต่อประสานแบบอนุกรม ซึ่งแตกต่างจากแบบขนาน ทำให้มีจำนวนขาที่น้อยกว่าและจึงมีราคาถูกกว่า
ตัวอย่างของสถาปัตยกรรม
- ARINC 818ระบบวิดีโอดิจิทัลสำหรับการบิน
- Atari SIO (โจ เดอคูร์ ระบุว่าผลงานของเขาใน Atari SIO เป็นพื้นฐานของ USB)
- การสื่อสารแบบซิงโครนัสไบนารี BSC - Binary Synchronous Communications
- CAN (Control Area Network Vehicle Bus)
- ccTalkใช้ในอุตสาหกรรมการทำธุรกรรมทางการเงินและระบบขายหน้าร้าน
- โปรโตคอลกล้องอุตสาหกรรมCoaXPress ผ่านสายโคแอกซ์
- การควบคุมแสงไฟในโรงละครด้วยระบบ DMX512
- อีเธอร์เน็ต
- อินเทอร์เฟซกระจายข้อมูลไฟเบอร์
- ไฟเบอร์แชนแนล (ความเร็วสูง สำหรับเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์กับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่)
- ไฟร์ไวร์
- รถไฟฟ้าสาย HDMI
- ไฮเปอร์ทรานสปอร์ต
- อินฟินิแบนด์ (ความเร็วสูงมาก เทียบได้กับPCI ในแง่ของขอบเขตการใช้งาน )
- บัสอนุกรมแบบมัลติดรอป I²C
- การควบคุมเครื่องดนตรีอิเล็กทรอนิกส์ด้วยระบบ MIDI
- มิล-STD-1553A/B
- โทรเลขรหัสมอร์ส
- พีซีไอ เอ็กซ์เพรส
- โปรฟิบัส
- RS-232 (ความเร็วต่ำ ใช้พอร์ตอนุกรม )
- บัสอนุกรมแบบมัลติดรอปRS-422
- อาร์เอส-423
- RS-485บัสอนุกรมแบบมัลติดรอปและมัลติมาสเตอร์
- โปรโตคอลเซ็นเซอร์อุตสาหกรรมSDI-12
- เซอร์คอม
- ซีเรียล ATA
- ซีเรียล แอทแทคซี
- รีจิสเตอร์เลื่อนที่มีการกำหนดค่าแบบอนุกรมอินพุตและอนุกรมเอาต์พุต
- SONETและSDH (ระบบสื่อสารความเร็วสูงผ่านใยแก้วนำแสง)
- เครือข่ายการสื่อสารยานอวกาศSpaceWire
- โปรโตคอลการสื่อสารเสียงS/PDIFและAES3
- เอสพีไอ
- T-1 , E-1และรุ่นต่างๆ (การสื่อสารความเร็วสูงผ่านสายทองแดง)
- บัสอนุกรมสากล (สำหรับเชื่อมต่ออุปกรณ์ต่อพ่วงกับคอมพิวเตอร์)
- UNI/Oมัลติดรอป ซีเรียล บัส
- บัสอนุกรมแบบมัลติดรอป 1-Wire
ดูเพิ่มเติม
- 8N1
- การสื่อสารแบบอนุกรมอะซิงโครนัส
- การเปรียบเทียบการส่งสัญญาณแบบซิงโครนัสและแบบอะซิงโครนัส
- คอมพิวเตอร์บัส
- การส่งข้อมูล
- ลวดลายดวงตา
- มาตรฐานของรัฐบาลกลาง 1037C
- การควบคุมการเชื่อมโยงข้อมูลระดับสูง (HDLC)
- รายการแบนด์วิดท์ของอุปกรณ์
- มิล-สเตด-188
- บัสอินเทอร์เฟซอุปกรณ์ต่อพ่วงแบบอนุกรม
- พอร์ตอนุกรม
- การสื่อสารแบบอนุกรมซิงโครนัส
- ตัวรับ/ส่งสัญญาณแบบอะซิงโครนัสสากล (UART)
ลิงก์ภายนอก
- คู่มือการใช้งานอินเทอร์เฟซอนุกรมสำหรับหุ่นยนต์ (มีตัวอย่างการใช้งานจริงมากมาย)
- รายการอินเทอร์เฟซแบบอนุกรม (พร้อมแผนผังขา)
- วิกิ: พอร์ตอนุกรม
- การเขียนโค้ด Visual Studio 2008 สำหรับการสื่อสารแบบอนุกรม
- บทนำเกี่ยวกับโปรโตคอล I²C และ SPI เก็บถาวรเมื่อวันที่ 8 มีนาคม 2016 ที่Wayback Machine
- บทนำการสื่อสารแบบอนุกรม
- การเขียนโปรแกรมพอร์ตอนุกรมในลินุกซ์(เก็บถาวรเมื่อ 2 กรกฎาคม 2018 ที่Wayback Machine)
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การสื่อสารแบบอนุกรม
ใน ด้านโทรคมนาคม และ การส่งข้อมูล การ สื่อสารแบบอนุกรม คือกระบวนการส่ง ข้อมูล ทีละ บิต ตามลำดับ ผ่าน ช่องทางการสื่อสาร หรือ บัสคอมพิวเตอร์ ซึ่งแตกต่างจาก การสื่อสารแบบขนาน...
สายเคเบิล
ระบบการสื่อสารแบบอนุกรมจำนวนมากได้รับการออกแบบมาเพื่อถ่ายโอนข้อมูลในระยะทางค่อนข้างไกล ผ่าน สายเคเบิลข้อมูล ชนิดต่างๆ
บัสอนุกรม
โดยทั่วไปแล้ว ระบบสื่อสารจำนวนมากถูกออกแบบมาเพื่อเชื่อมต่อวงจรรวมสองวงจรบน แผ่นวงจรพิมพ์ เดียวกันโดยเชื่อมต่อกันด้วย เส้นทางสัญญาณ บนแผ่นวงจรนั้น (แทนที่จะใช้สายเคเบิลภายนอก)
อนุกรมเทียบกับขนาน
การเชื่อมต่อสื่อสารที่คอมพิวเตอร์ (หรือส่วนต่างๆ ของคอมพิวเตอร์) ใช้สื่อสารกัน อาจเป็นแบบอนุกรมหรือแบบขนาน การเชื่อมต่อแบบขนานจะส่งข้อมูลหลายกระแสพร้อมกันผ่านหลายช่องทาง (เช่น สายไฟ วงจรพิมพ์ หรือใยแก้วนำแสง)...