Zur seriellen Datenübertragung ist ein serieller Datensender, eine Übertragungsleitung und ein serieller Datenempfänger erforderlich. Da die Daten eines Mikrocomputers auf dem Datenbus in paralleler Form vorliegen, erfolgt im Datensender eine parallel/seriell-Umwandlung. Der Empfänger besitzt eine seriell/paralell-Umwandlung; so entsteht wieder die paralelle Datenform. Die Wandlung paralleler Daten in serielle und umgekehrt erfolgt z.B. mit Hilfe von Schieberegistern. Das Bild zeigt das Prinzip der seriellen Datenübertragung, wobei zur vereinfachten Darstellung von einem 5-Bit-Datenbus ausgegangen wird.
Das Prinzip der seriellen Datenübertragung
Im seriellen Datensender befindet sich ein Sender-Datenspeicher, der das auszugebende Datenwort 01011 enthält. Es stammt z.B. aus dem Akku eines Prozessors und ist über den Datenbus in den Sender-Datenspeicher gelangt.
Der fünfpolige Umschalter des Datensenders schaltet nacheinander jedes Datenbit für eine gewisse Zeit auf die Übertragungsleitung durch und wechselt dann zum nächsten Bit. Die Übertragung beginnt stets beim niederwertigsten Bit DO. Im Empfänger befindet sich ebenfalls ein Umschalter, über den die ankommenden Datenbits einzeln in den Empfänger-Datenspeicher gelangen. In der gezeichneten Schalterstellung wird gerade das Bit Dl übertragen. Die Umschalter im Sender und Empfänger werden jeweils durch eine Schaltersteuerung betätigt.
Für eine korrekte Datenübertragung müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:
Die Schalter müssen gleichzeitig (synchron) umgeschaltet werden. Dies wird durch die gleiche Taktfrequenz der Schaltersteuerungen im Sender und im Empfänger erreicht. Durch die Taktfrequenz wird die so genannte Baudrate bestimmt. Sie gibt die Anzahl der pro Sekunde übertragenen Bits an.
Der Empfänger muß den Beginn der Datenübertragung erkennen können, damit er seinen Schalter in die Anfangsposition stellen kann. Hierzu dient ein zusätzliches Bit, das Startbit, das vor den Datenbits vom Sender ausgegeben wird.
Auf der Sender- und der Empfängerseite muß die gleiche Datenwortbreite (z.B. 5 Bits) vorliegen. Hierdurch kann der Empfänger das Ende einer Datenübertragung feststellen. Zur Trennung zweier Datensendungen wartet der Sender nach der Ausgabe der Datenbits eine gewisse Zeit, bevor er eine neue Übertragung beginnt. Diese Zeit wird durch Stopbits realisiert.
Übersicht
Die Datenbits sind auf dem Datenbus parallel vorhanden. Die Serielle Schnittstelle überträgt die Datenbits aber nacheinander. Deshalb ist eine Parallel-Seriell-Wandlung notwendig.
Das Datenwort wird aus dem Speicher in den Schnittstellenspeicher geschrieben. Dann wird das Datenwort aufgeteilt und die Datenbits einzeln übertragen. Ist das ganze Datenwort übertragen worden, wird ein weiteres Datenwort aus dem Speicher geholt.
Beim Empfangen der Daten wird das Datenwort wieder zusammengesetzt und in den Speicher geschrieben.
Damit der Empfänger die Daten wieder richtig zusammensetzt müssen Sender und Empfänger zeitgleich Senden bzw. Empfangen. Um das zu gewährleisten, werden zwei Verfahren zur Aufrechterhaltung der Synchronisation angewendet.
- Asynchrone Übertragung
- Synchrone Übertragung
Elektrische Eigenschaften
Signalpegel
Datenleitung
Steuer- und Meldeleitungen
1/H
-3...-15V
+3...+15V
0/L
+3...+15V
-3...-15V
Die Signalspannung ist auf allen Leitungen bipolar und darf nicht zwischen +3...-3V liegen. Der maximale Spannungsbereich liegt zwischen +15...-15V.
