Gdybyś nie miał zerowego bitu początkowego, który rozpoczął odliczanie czasu do odbiornika, skąd wiesz, co zrobić, gdy bajt szeregowy pojawia się wraz z pierwszą cyfrą w strumieniu danych?Co się stanie, jeśli następny bit również ma wartość 1, a kolejny bit - co, jeśli wszystkie bity mają wartość 1?Wtedy straciłbyś cały bajt, ponieważ nic by się nie zmieniło (z powodu braku początkowego bitu 0).

Zwykłe 8 wysokich bitów z początkowym bitem startu zera: -

Brak bitu początkowego: -

Inną kwestią, oprócz zaakceptowanej odpowiedzi, jest czas.Będziesz miał dryf między zegarem nadawcy i odbiornika, więc odbiorca musi „odzyskać” zegar w taki czy inny sposób.Istnieją fantazyjne schematy, takie jak 10 / 8B, które wykorzystują do tego sygnały bezczynności, ale prostym podejściem w UART jest posiadanie „bitu początkowego”, którego obecność sygnalizuje zbocze narastające sygnału.Pozwala to odbiornikowi na ponowną synchronizację zegara w celu odebrania nadchodzącego bajtu.

Te wzorce startu i zatrzymania muszą występować wystarczająco często, aby zapewnić, że wyrównanie nie dryfuje zbyt daleko podczas odbioru.Prowadzi to do początku i końca bitów pojawiających się w każdym bajcie.To prosta zasada, nawet jeśli z innych względów nie jest „idealna”.

Nie rozumiem, dlaczego potrzebujemy bitu start / stop? Czy nie jest tak, że bajt składa się z 8 bitów, więc odbiornik musi tylko policzyć, ile bitów otrzymał do tej pory, jeśli liczba wynosi 8, to ma jeden bajt i powtarza proces. Dlaczego więc potrzebujemy bitu start / stop?

Odbiornik nie może zliczyć otrzymanych bitów, ponieważ nie wie, czy odbiera bity!

Wyobraźmy sobie, że nadawca i odbiorca komunikują się za pomocą dźwięku i wyobraźmy sobie, że 0 jest reprezentowane przez jedną sekundę ciszy, a 1 jest reprezentowane przez jedną sekundę dźwięku. W Twojej książce „stan bezczynności” - co wysyła nadawca, gdy nie ma żadnych rzeczywistych danych do wysłania - to 1, co oznacza dźwięk.

Załóżmy teraz, że jesteś odbiorcą, a nadawca nie używa bitu startowego. Słychać osiem sekund ciągłego dźwięku. Czy właśnie usłyszałeś bajt „11111111”, czy nadawca jest po prostu na biegu jałowym? Nie możesz się tego dowiedzieć, ponieważ wszystko brzmi dla ciebie tak samo.

Alternatywnie, przypuśćmy, że słyszysz jedną sekundę ciszy, potem sześć sekund dźwięku, a potem jedną sekundę ciszy. Czy właśnie usłyszałeś bajt „01111110”? A może był to bajt „11110111”, po którym następuje bajt „11101111”? Ponownie, nie możesz tego wiedzieć.

Tutaj pojawia się bit startu. Kiedykolwiek nadawca chce wysłać bajt, najpierw wysyła 0 (jedną sekundę ciszy), następnie wysyła bajt danych.

Teraz Twoja praca jako odbiorcy jest o wiele łatwiejsza! Jeśli usłyszysz dziewięć sekund dźwięku, wiesz, że nadawca jest po prostu bezczynny. Jeśli z drugiej strony usłyszysz jedną sekundę ciszy, po której następuje osiem sekund dźwięku, wiesz, że nadawca właśnie wysłał bajt „11111111”.

Oczywiście większość systemów komunikacji maszyn nie używa dźwięku; zamiast tego używają energii elektrycznej. Ale sygnały elektryczne działają tak samo jak dźwięk. Odbiorca zawsze otrzyma coś , niezależnie od tego, czy tego chcemy, czy nie. Musimy więc dać odbiornikowi jakiś sposób na sprawdzenie, czy odbiera rzeczywiste dane, czy tylko szum bezczynności.

Aby odpowiedzieć na to konkretne pytanie w swoim komentarzu:

tylko jedno pytanie, jeśli nie mamy wartości „idle”, więc gdy nie ma danych do wysłania, odbiornik niczego nie otrzyma, więc może liczyć każde 8 bitów jako bajt bez konieczności zatrzymywania / uruchamiania trochę?

Fizycznie niemożliwe jest nie mieć wartości bezczynności. Jeśli masz kabel elektryczny, możesz wysłać napięcie dodatnie, ujemne lub 0, ale fizycznie niemożliwe jest nie wysyłanie żadnego napięcia. Oznacza to, że odbiornik zawsze otrzyma jakieś napięcie, bez względu na to, co robimy. Musimy więc dać odbiornikowi jakiś sposób, aby wiedział, czy napięcie, które otrzymuje, ma znaczenie, czy nie.

Być może zamieszanie jest spowodowane tym, że my, ludzie, kiedy widzimy diagram podobny do twojego pytania, widzimy dokładnie, gdzie są wszystkie bity, który z nich następuje po którym, itd. Jednakże wyobraź sobie, że jesteś odbiorcą i wszystko, co masz do pracy to przychodzący przepływ sygnału (na przykład 2 poziomy, jeden poziom (powiedzmy, wysoki) reprezentujący 1 bit, inny poziom (powiedzmy niski) reprezentujący 0 bitów), jako analogowy sygnał elektryczny, który jest albo stała lub zmieniająca się z jednej wartości na drugą. Ponownie zwróć uwagę, że odbiorcą nie jest człowiek, który widzi pierwszy bit, drugi bit itp. Z globalnym widokiem.

Powiedzmy, że wartość „idle” jest taka sama, jak wartość 1-bitowa (wysoka). Wtedy nie wiesz, kiedy zaczną przychodzić bity, chyba że mamy przejście od 1 do 0. W przeciwnym razie, jeśli pierwszy bit ma wartość 1, skąd wiesz, kiedy się zaczyna?

Następnie w przypadku bitów stopu chcesz, aby był on przeciwny do bitu początkowego (więc chcesz, aby były to wartości 1), więc oznacza koniec jednego bajtu i możesz wiedzieć, kiedy zaczyna się następny bajt, kiedy znowu przechodzi od wysokiego do niskiego.

Jeśli bezczynna linia jest reprezentowana przez ciągły strumień tego samego stanu, który nie ma wyraźnego początku, każda transmisja musi rozpocząć się od wysłania czegoś, co różni się od stanu bezczynnej linii, niezależnie od tego, czy pierwszy przesyłany bit ma wartość zero czy jeden . Wobec braku innych środków wskazujących, kiedy zaczyna się transmisja, bit startu jest więc generalnie niezbędny zarówno w protokołach synchronicznych, jak i asynchronicznych, w których bezczynna linia byłaby nie do odróżnienia od jednolitego ciągu jedynek lub zer.

Chociaż istnieją sposoby projektowania protokołów, które nie wymagają oddzielnych bitów startu i stopu między bajtami, a tym samym poprawiają wydajność komunikacji o 10%, są one zwykle nieco bardziej skomplikowane niż obecny protokół, który został zaprojektowany jako mechaniczny zdekodowane za pomocą kombinacji elektromagnesu, silnika i niektórych krzywek. Jedną z rzeczy, która sprawiałaby, że praca bez bitów stopu byłaby trudna, jest to, że jeśli bit początkowy zawsze kieruje linię w stan przeciwny do stanu bezczynności, a każdy bit danych może być niezależnie wysoki lub niski, to czynność wysyłania wielu kolejnych bajtów zerowych mógłby po prostu obniżyć linię przez dowolnie długi czas bez żadnych przejść, aby zapewnić synchronizację nadawcy i odbiorcy.