22、数字通信与UART的全面解析

数字通信与UART的全面解析

1. 数字通信基础

1.1 数据编码类型

在数字通信中，有多种数据编码类型，每种编码类型都有其独特的信号表示方式。以下是几种常见的数据编码类型：
- NRZI（Non-Return to Zero Inverted） ：信号状态由前一个信号值决定。若连续数据位为逻辑电平1，信号会反复出现低到高和高到低的转换；若数据位为逻辑电平0，电压电平保持在前一个电平。
- RZI（Return to Zero Inverted） ：是RZ的一种变体，为RZ类型的实际反转操作。当要传输的数据位为逻辑电平0时，信号在时钟信号的前半部分为高电压值，后半部分为低电压值；若为逻辑电平1，信号保持在低电压电平。
- Manchester Coding（曼彻斯特编码） ：数据位由边缘（低到高或高到低的转换）表示。若要传输的数据位为逻辑电平1，信号会出现高到低的电压转换，类似于时钟信号；若为逻辑电平0，信号会出现低到高的电压转换，类似于时钟信号的反转。这种编码可以通过将数据位与时钟信号进行逻辑异或运算得到。

为了演示不同的数据编码类型，我们选取一个8位数据分组10100111进行分析，不同编码类型下的信号表现如下表所示：
| 数据位 | NRZ | NRZI | RZ | RZI | Manchester Coding |
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
| 1 | 高 | 高到低 | 时钟信号 | 低 | 高到低 |
| 0 | 低 |