VC 串口编程基础之单工、半双工和全双工的定义和区别

本文详细解释了串口通信中的单工、半双工和全双工三种基本传输方式的概念及应用场景,帮助读者理解不同通信方式的特点。

也许您在VC 串口编程的学习过程经常会遇到单工双工全双工等概念,如果您没有学过硬件,或者没有学过单片机程序设计,可能比较难理解这些概念。下面以比较通俗的方法介绍了这几个名词的含义。

1、单工、半双工和全双工的区别

  在串行通信中,数据通常是在两个终端(如电脑和外设)之间进行传送,根据数据流的传输方向可分为3种基本传送方式:单工、半双工和全双工。这3种传输方式的示意图和区别如下图所示:

单工通信的传输方向只有一个方向

 


 

 

半双工通信可以双向通信但只能轮流传输
 

 
全双工通信可以同时双向传输数据

2、单工通信

  单工通信只有一根数据线,通信只在一个方向上进行,这种方式的应用实例有:监视器、打印机、电视机等。

3、半双工通信

  半双工通信也只有一根数据线,它也单工的区别是这根数据线既可作发送又可作发接收,虽然数据可在两个方向上传送,但通信双方不能同时收发数据。

4、全双工通信

  数据的发送和接收用两根不同的数据线,通信双方在同一时刻都能进行发送和接收,这一工作方式称为全双工通信。在这种方式下,通信双方都有发送器和接收器,发送和接收可同时进行,没有时间延迟。

串行通信的单工半双工全双工传输模式在传输方向、传输时间、适用场景等方面存在明显差异: ### 传输方向 - **单工**:传输方向只有一个方向,数据只能沿着固定的一个方向进行传送,例如只能从发送端传向接收端,不能反向传输[^1]。 - **半双工**:可以进行双向通信,但同一时间只能在一个方向上传输数据,即轮流进行发送接收操作,每一次只能发送或者接收[^1]。 - **全双工**:能够同时进行双向的数据传输,发送接收可以同时进行[^1]。 ### 传输时间 - **单工**:由于数据始终单向传输,不存在传输方向切换的时间消耗,传输过程相对简单直接。 - **半双工**:改变传输方向时,通常需要由开关进行切换,会产生一定的时间延迟[^4]。 - **全双工**:不存在传输方向切换的问题,可实时进行双向数据传输,传输效率高。 ### 硬件要求 - **单工**:只需一条传输线路,硬件设计较为简单。 - **半双工**:需要一条传输线路,但收发设备需要具备换向能力,硬件复杂度有所增加。 - **全双工**:通常需要两条独立的传输线路来实现同时双向传输,硬件成本复杂度相对较高。 ### 适用场景 - **单工**:适用于一些单向数据传输的场景,如打印机这类单向传送设备,数据只需从计算机传向打印机,采用单工模式即可满足需求[^2]。 - **半双工**:在一些不需要同时进行双向传输的场景中广泛应用,多数终端串行接口采用半双工方式就能满足通信要求,并且换向能力也能应对不同的传输需求[^2]。 - **全双工**:适用于对实时性要求较高、需要同时进行双向数据交互的场景,如网络通信中的服务器与客户端之间的数据传输。 ### 代码示例(以模拟简单的单工半双工全双工通信为例) ```python # 单工通信模拟 def simplex_communication(sender, receiver): receiver.receive(sender.send()) # 半双工通信模拟 def half_duplex_communication(device1, device2, direction): if direction == 'send': device2.receive(device1.send()) else: device1.receive(device2.send()) # 全双工通信模拟 def full_duplex_communication(device1, device2): data1 = device1.send() data2 = device2.send() device1.receive(data2) device2.receive(data1) ```
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