Serielle Schnittstelle, USB, SPI, I2C, 1-Wire (PDF) - Netzmafia

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Die serielle Schnittstelle
Charakteristisch für die serielle Datenübertragung ist, dass die Bits über nur eine Datenleitung, zeitlich
nacheinander (bitseriell), übertragen werden. Da die Mikroprozessoren intern die Daten bitparallel
verarbeiten, erfolgt beim Sender eine Parallel-Seriell- und beim Empfänger eine Seriell- Parallel-
Umsetzung. Diese Aufgabe übernehmen spezielle Sende- und Empfangsbausteine innerhalb des
Controllers.
Aufgrund der heute sehr hohen Übertragungsraten spielt der erhöhte Zeitaufwand der seriellen
Kommunikation in den meisten Fällen keine Rolle. Der verringerte Installations- und Kostenaufwand
und die einfache Benutzung spricht hingegen für die serielle Übertragungstechnik.
Die serielle Datenübertragung eignet sich sowohl für die Kommunikation zwischen zwei Teilnehmern
(Punkt-zu-Punkt) als auch für mehrere Teilnehmer. Charakteristisch für eine Übertragungsstrecke
sind Richtung des Datenverkehrs und der Datendurchsatz, bzw. die maximal mögliche Übertragungsrate.
Übertragungsstrecken unterscheiden sich darin, in welchen Richtungen und zu welchem
Zeitpunkt Nachrichten übertragen werden können. Grundsätzlich werden drei verschiedene Nutzungsmöglichkeiten
unterschieden (Bild 2.1).
Bild 2.1: Übertragungsmöglichkeiten bei seriellem Datenverkehr
Simplex- oder Richtungsverkehr: Der Datenaustausch erfolgt nur in einer Richtung.
Halbduplex- oder Wechselverkehr: Daten können zeitlich versetzt in beide Richtungen übertragen
werden.
Vollduplex- oder Gegenverkehr: Der Datenaustausch kann in beide Richtungen gleichzeitig ablaufen.
Eine digitale Übertragung erscheint auf der Signalleitung als Bitstrom, aus der Sicht des Empfängers
stellt sich dieser als eine Folge von Pegelwechseln dar. Um diesen Bitstrom wieder in die ursprünglichen
Digitalwerte zurück zu verwandeln, muss der Empfänger wissen, zu welchem Zeitpunkt die
Signale auf den Datenleitungen gültig sind, wann sie also ein Datenbit repräsentieren: Sender und
Empfänger müssen sich also während der Übertragung miteinander synchronisieren. Diese Synchronisation
kann entweder durch eine taktsynchrone Datenübergabe oder eine asynchrone, zeitgesteuerte
Abtastung erreicht werden.