模拟信号
“模拟”这个概念来源于希腊语（Analogos），表示“类似于”。
模拟显示数据（信息）是指通过直接与数据成比例的连续变化物理常量进行表示，模拟信号特征如图1所示。模拟信号的特点是，它可以采用0%~100%之间的任意值，因此该信号为连续变化方式。例如：指针式测量仪表、水银温度计、指针式时钟。
图1 模拟信号特征
例如在听音乐时，耳朵就会接收到模拟信号（声波连续变化）。电气设备（音响系统、收音机、电话等）以同样的方式通过连续变化的电压表示出这种声音。但当这种电信号由某一设备向另一设备传输时，接收装置接收到的信息与发射装置发送的信息并不完全相同。这是由下列干扰因素造成的：
1）电缆长度。
2）电缆的线性电阻。
3）无线电波。
4）移动无线电信号。
出于安全技术的原因，在车辆应用方面不会通过模拟方式传输信息。此外，若电压变化太小，则无法显示出可靠值。
数字信号
“数字”这个概念来源于拉丁语“Digitus”，表示手指或脚趾。因此，“数字”就是指可以用几个手指就算清的所有事务，或者更确切地说，就是分为各个独立阶段的所有事务。
数字表示方式就是以数字形式表示不断变化的常量。尤其在计算机内，所有数据都以“0”和“1”的序列形式表示出来（二进制），在信号电路中，可以用高电平表示“1”，用低电平表示“0”，如图2所示。因此，“数字”是“模拟”的对立形式。
图2 二进制信号特征
“Bi”一词来源于希腊语，表示“2”。因此，一个二进制信号只能识别两种状态：0和1，或高和低。例如：
1）车灯亮起或车灯未亮起。
2）继电器已断开或继电器已接通。
3）供电或未供电。
每个符号、图片甚至声音都由特定顺序的二进制字符构成，例如10010110。通过这些二进制编码，计算机或控制单元可以处理信息或将信息发送给其他控制单元。
代码和字节
代码就是以一组字符集表示另一组字符集的明确规定。例如莫尔斯电码。该电码的每个字母和数字都通过不同长度的信号序列进行加密。
大家熟悉的求救信号SOS（Save Our Souls）——拯救我们的生命——用莫尔斯电码表示为
代码用于将通过加密形式表示的信息转化为另一种表示形式，但信息内容保持不变。该字符序列随即通过导线以电信号形式从键盘处传输至计算机。计算机将该字符序列正确翻译（解码）为字母D。该字符序列及其电信号称为设码信息。
计算机中的所有信息都以比特（bit）（二进制数字=最小的信息单位）为单位进行存储和处理。因此，必须将所有数据（字母、数字、声音、图片等）转换成二进制代码，以便在计算机中进行处理。
最常用的系统和代码用8bit表示一个字符。8bit构成一个字节。因此可以对256个字符进行设码。
比字节更大的单位换算系数不是1000，而是1024。
1）1千字节（KB）=210字节，即1024字节。
2）1兆字节（MB）=220字节，即1024KB（1 048 576字节）。
3）1千兆字节（GB）=230字节，即1024MB（1 073 741 824字节）。
总线技术
总线技术最早应用在计算机内部。电信号在计算机系统组件、微处理器、存储器与输入/输出之间以并行方式传输。为此而使用的线路称为总线。在计算机系统内，总线分为地址总线、数据总线和控制总线，如图3所示。
信息并行传输需要带宽较大的线路系统，传输率（速度）较高。信息通过计算机系统外的串行总线线路传输，即在控制单元之间传输。
图3 计算机系统内总线线路的示意图
接口负责建立计算机与周围环境（其他设备）之间的连接。为了通过接口正确传输数据，所有设备必须使用相同的硬件和软件。不同设备的接口连接方式如图4所示。
如果无法满足这些前提条件，则由一个网关（控制单元）来完成。
通过接口连接不同设备时有两种连接方式：点对点连接与多点连接。
点对点连接仅适用于在一条传输路径上连接两个设备。多点连接时可在同一传输路径上连接两个以上的设备。为此必须为各设备分配明确的代码（地址），以便设备能够有针对性地做出响应。将传输路径的控制功能主要分配给其中一个设备。该设备变为主控控制单元。其他设备都具有副控功能。
数据传输方式
根据发送装置向接收装置传输信息时各字节的方式，数据传输方式分为并行和串行传输形式。
进行并行数据传输时，发送装置向接收装置同时（并行）传输7~8位数据。以并行形式传输数据时，两个设备之间的电缆必须包括7或8根平行排列的导线（加接地导线）。因此可总结出并行传输的如下特点：位并行、字节串行。需要较高的传输速度时，通常使用这种传输方式。但是由于插接装置和电缆方面的费用较高，因此只能在传输路径较短时采用并行传输方式。例如：PC打印机（现在已经使用串行USB接口）、PC的硬盘（现也已经使用串行SATA接口）。并行传输方式如图5所示，其中，MSB表示最高值数位，LSB表示最低值数位。
图5 并行传输形式
串行接口主要用于在数据处理设备之间进行数字通信。在一根导线上以bit为单位依次（连续形式）传输所需数据。这种传输方式的优点是降低了布线的时间和成本。以bit为单位依次传输数据的缺点是延长了传输时间。一个8位并行接口可在一个时间单位内传输一个数据字节，而一个串行接口至少需要8个单位时间才能传输相同字节的数据。不过，传输距离越长就越能体现出串行传输的优势。串行传输形式如图6所示。
图6 串行传输形式
满足下列某个或多个条件时大多使用串行接口：传输距离较长，例如控制单元之间；节省单个电缆；对抗干扰能力（屏蔽导线）要求较高；数据量较小。
数据的传输速度一般使用比特率，即每秒传递的数据位数（bit/s）。
目前车辆上并行数据传输方式多在计算机系统内部线路中使用，而在控制单元外部传输信息则大都以串行方式进行。
串行数据传输可以是同步传输或异步传输。
同步数据传输时，使用一个共同的时钟脉冲发生器可保持发送装置和接收装置时间管理的同步性。此时只需使用发送装置的时钟脉冲发生器，必须通过一根单独的导线将其节拍频率传送给接收装置。进行同步传输时，通常以信息组形式发送数据，所以必须使接收装置与信息组传输同步化。因此，在信息组起始处发送一个起始符号，在停止处发送一个停止识别符号。同步传输形式如图7所示。
图7 同步传输形式
发送和接收装置之间最常用的时间管理方式是异步传输形式。进行异步数据传输时，发送和接收装置之间没有共同的系统节拍。通过起始位和停止位识别数据组的开始和结束。只有当接收装置确认已接收到之前的数据后，发送装置才会传输后面的数据。这种方式相对较慢。此外，数据传输率还取决于总线长度。
进行异步数据传输时，仅针对字符的持续时间建立并保持发送和接收装置之间的同步性。这种方式又称为起止方式。根据每次达到同步所需的时间，此时的比特率低于同步数据传输时的比特率。
进行异步传输时，每个字符起始处都有一个起始位。接收装置可通过该起始位与发送装置的节拍保持同步。随后发送5~8位数据位，并可能发送一个检查位（校验位）。
在导线上发送数据位时，首先发送最低值数位，最后发送最高值数位。此后还有一或两个停止位。这些停止位用于传输两个字符之间的最小停顿。停止位为接收装置创造了接收后面字符的准备时间。
这种由起始位、数据位和停止位构成的单位又称为字符框架。发送和接收装置的传输形式必须一致。也就是说，两个设备内的参数需调节一致，这些参数包括传输速率、奇偶校验检查、数据位的数量、停止位的数量。图8所示说明了进行异步数据传输时的字符框架结构。
图8 异步数据形式
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文章制作：李崇康
责任编辑：王 婕
审核人：张 萍
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