Serielle Datenübertragung: Warum sie moderner Standard ist

Serielle Datenübertragung

Das ist ein vollwertiger Auszug aus dem Buch Elektronik und Heimautomation DIY.

Die serielle Datenübertragung ist ein Verfahren, bei dem die Datenbits über eine einzige Datenleitung zeitlich nacheinander übertragen werden. Im Gegensatz zur parallelen Datenübertragung, bei der mehrere Bits gleichzeitig über mehrere Leitungen gesendet werden, reduziert die serielle Übertragung die Anzahl der benötigten Leitungen erheblich. Dies macht sie zu einer bevorzugten Methode in vielen Anwendungen, insbesondere bei Geräten, bei denen Platz, Kosten und Installationsaufwand entscheidend sind.

Nutzungsarten der seriellen Datenübertragung

Die serielle Datenübertragung unterscheidet sich durch die Richtung und den Zeitpunkt, in dem die Daten übertragen werden. Es gibt drei grundlegende Modi:

Simplex:

  • Daten werden nur in eine Richtung übertragen, z. B. von einem Sender zu einem Empfänger.
  • Beispiel: Ein Sensor, der Daten an einen Mikrocontroller sendet.

Halbduplex:

  • Daten können abwechselnd in beide Richtungen übertragen werden, jedoch nicht gleichzeitig.
  • Beispiel: UART-Kommunikation, bei der ein Gerät Daten sendet und dann auf eine Antwort wartet.

Vollduplex:

  • Daten können gleichzeitig in beide Richtungen übertragen werden. Dies erfordert separate Datenleitungen für das Senden und Empfangen.
  • Beispiel: RS-232 oder Ethernet.

Simplex

Serielle Daten Simplex

nur in eine Richtungen

Halbduplex

Serielle Daten Halbduplex

abwechselnd in beide Richtungen

Dublex

Serielle Daten Vollduplex

gleichzeitig in beide Richtungen

Anwendungen der seriellen Datenübertragung

Serielle Kommunikation wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt und Details zu den jeweiligen Protokollen findet ihr auf dieser Webseite.

  • Mikrocontroller: UART, I²C, SPI und CAN sind weit verbreitete serielle Schnittstellen.
  • Computer-Netzwerke: Ethernet, USB und serielle Schnittstellen wie RS-232.
  • IoT-Geräte: Drahtlose Übertragungen, bei denen serielle Daten oft als Basis genutzt werden.

Die serielle Datenübertragung ist moderner Standard, weil sie im Vergleich zur parallelen Übertragung eine deutlich geringere Anzahl an Leitungen benötigt. Dies reduziert den Platzbedarf, die Kosten und den Installationsaufwand erheblich. Zudem ist sie weniger störanfällig, da bei parallelen Leitungen Phänomene wie Signalverzerrungen durch unterschiedliche Leitungslängen oder Kapazitäten auftreten können. Dank verbesserter Protokolle und Technologien erreicht die serielle Übertragung heute sehr hohe Datenraten, die für die meisten Anwendungen mehr als ausreichend sind, was sie zur bevorzugten Wahl in modernen Kommunikationssystemen macht.

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