Wenn Sie kein Null-Startbit hätten, das das Timing für den Empfänger ausgelöst hätte, wie würden Sie wissen, was zu tun ist, wenn ein serielles Byte mit einer führenden 1-Ziffer im Datenstrom einhergeht?Was passiert, wenn das nächste Bit ebenfalls 1 ist und das Bit danach - was ist, wenn alle Bits 1 sind?Dann würden Sie das gesamte Byte verpassen, da sich nichts ändern würde (da kein Startbit von 0 vorhanden ist).

Regelmäßige 8 High-Bits mit führendem Null-Startbit: -

Fehlendes Startbit: -

Eine weitere Überlegung neben der akzeptierten Antwort ist das Timing.Sie werden eine Drift zwischen der Sender- und der Empfängeruhr haben, so dass der Empfänger die Uhr auf die eine oder andere Weise "wiederherstellen" muss.Es gibt ausgefallene Schemata wie 10 / 8B, die dazu Leerlaufsignale verwenden, aber der einfache Ansatz in UARTs besteht darin, ein "Startbit" zu haben, dessen Vorhandensein die ansteigende Flanke des Signals signalisiert.Dadurch kann der Empfänger seine Uhr neu synchronisieren, um das bevorstehende Byte zu empfangen.

Diese Start- und Stoppmuster müssen häufig genug auftreten, um sicherzustellen, dass die Ausrichtung während des Empfangs nicht zu weit driftet.Dies führt dazu, dass Start- und Stoppbits in jedem Byte erscheinen.Dies ist eine einfache Regel, auch wenn sie auf andere Weise nicht "ideal" ist.

Ich habe keine Ahnung, warum wir ein Start / Stopp-Bit brauchen. Ist das nicht ein Byte, das aus 8 Bits besteht? Der Empfänger muss nur zählen, wie viele Bits er bisher empfangen hat. Wenn die Zahl 8 ist, hat er ein Byte und wiederholt den Vorgang. Warum brauchen wir also ein Start / Stopp-Bit?

Der Empfänger kann die empfangenen Bits nicht zählen, da der Empfänger nicht weiß, ob er Bits empfängt oder nicht!

Stellen wir uns vor, dass Sender und Empfänger über Ton kommunizieren, und stellen wir uns vor, dass eine 0 durch eine Sekunde Stille und eine 1 durch eine Sekunde Ton dargestellt wird. In Ihrem Buch ist der "Leerlaufzustand" - was der Absender sendet, wenn er keine tatsächlichen Daten zum Senden hat - 1, was Ton bedeutet.

Nehmen wir nun an, Sie sind der Empfänger und der Absender verwendet kein Startbit. Sie hören acht Sekunden ununterbrochenen Ton. Haben Sie gerade das Byte "11111111" gehört oder ist der Absender nur im Leerlauf? Sie haben keine Möglichkeit zu wissen, weil für Sie alles gleich klingt.

Angenommen, Sie hören eine Sekunde Stille, dann sechs Sekunden Ton und dann eine Sekunde Stille. Haben Sie gerade das Byte "01111110" gehört? Oder war es vielleicht das Byte "11110111", gefolgt vom Byte "11101111"? Auch hier haben Sie keine Möglichkeit zu wissen.

Hier kommt das Startbit ins Spiel. Wann immer der Absender ein Byte senden möchte, sendet er zuerst eine 0 (eine Sekunde Stille), dann sendet er das Datenbyte.

Jetzt ist Ihre Arbeit als Empfänger viel einfacher! Wenn Sie neun Sekunden lang hören, wissen Sie, dass der Absender nur im Leerlauf ist. Wenn Sie andererseits eine Sekunde Stille gefolgt von acht Sekunden Ton hören, wissen Sie, dass der Absender gerade das Byte "11111111" gesendet hat.

Natürlich verwenden die meisten Maschinenkommunikationssysteme keinen Ton. Sie verbrauchen stattdessen Strom. Aber elektrische Signale funktionieren genauso wie Schall. Der Empfänger wird immer etwas empfangen, unabhängig davon, ob wir dies möchten oder nicht. Wir müssen dem Empfänger also eine Möglichkeit geben, zu wissen, ob er echte Daten oder nur Leerlaufgeräusche empfängt.

Um diese spezielle Frage aus Ihrem Kommentar zu beantworten:

nur eine Frage: Wenn wir keinen "Leerlauf" -Wert haben. Wenn also keine Daten gesendet werden müssen, empfängt der Empfänger nichts, sodass er alle 8 Bits als Byte zählen kann, ohne Stopp / Start zu benötigen Bit?

Es ist physikalisch unmöglich, keinen Leerlaufwert zu haben. Wenn Sie ein Elektrokabel haben, ist es möglich, eine positive Spannung oder eine negative Spannung oder eine Spannung von 0 zu senden, aber es ist physikalisch unmöglich, keine Spannung zu senden. Das bedeutet, dass der Empfänger immer eine gewisse Spannung empfängt, egal was wir tun. Wir müssen dem Empfänger also eine Möglichkeit geben, zu wissen, ob die Spannung, die er empfängt, sinnvoll ist oder nicht.

Vielleicht liegt die Verwirrung daran, dass wir als Menschen, wenn wir ein Diagramm wie in Ihrer Frage sehen, genau sehen, wo sich alle Bits befinden, welches auf welches folgt usw. Stellen Sie sich jedoch vor, Sie sind der Empfänger und alles, was Sie haben zu arbeiten ist ein eingehender Signalfluss (zum Beispiel 2 Pegel, ein Pegel (z. B. hoch), um ein 1-Bit darzustellen, ein anderer Pegel (z. B. niedrig), um ein 0-Bit darzustellen), als analoges elektrisches Signal, das entweder ist stetig oder von einem Wert zum anderen wechselnd. Beachten Sie erneut, dass der Empfänger kein Mensch ist, der das 1. Bit, das 2. Bit usw. mit einer globalen Ansicht sieht.

Angenommen, der "Leerlauf" -Wert entspricht dem 1-Bit-Wert (hoch). Dann wissen Sie nicht, wann die Bits ankommen, es sei denn, wir haben den Übergang von 1 zu 0. Wenn das erste Bit 1 ist, woher wissen Sie dann, wann es beginnt?

Dann möchten Sie für Stoppbits, dass es dem Startbit entgegengesetzt ist (also möchten Sie, dass es Werte von 1 ist), damit es das Ende eines Bytes markiert und Sie wissen, wann das nächste Byte wann beginnt wieder geht es von hoch nach niedrig.

Wenn eine Leerlaufleitung durch einen kontinuierlichen Strom desselben Zustands dargestellt wird, der keinen eindeutigen Anfang hat, muss jede Übertragung mit dem Senden von etwas beginnen, das sich von einem Leerlaufleitungszustand unterscheidet, unabhängig davon, ob das erste übertragene Bit Null oder Eins ist . In Ermangelung anderer Mittel zum Anzeigen, wann eine Übertragung beginnt, ist ein Startbit daher im Allgemeinen sowohl in synchronen als auch in asynchronen Protokollen wesentlich, in denen eine Leerlaufleitung nicht von einer einheitlichen Folge von Einsen oder Nullen zu unterscheiden wäre.

Obwohl es Möglichkeiten gibt, Protokolle zu entwerfen, die keine separaten Start- und Stoppbits zwischen Bytes erfordern und somit die Kommunikationseffizienz um 10% verbessern, sind sie tendenziell etwas komplizierter als das aktuelle Protokoll, das mechanisch entworfen wurde dekodiert mit einer Kombination aus einem Magneten, einem Motor und einigen Nocken. Eines der Dinge, die es schwierig machen würden, ohne Stoppbits auszukommen, ist, dass, wenn ein Startbit die Leitung immer in das Gegenteil des Ruhezustands treibt und jedes Datenbit unabhängig hoch oder niedrig sein kann, dann viele aufeinanderfolgende Nullbytes gesendet werden könnte einfach die Leitung für eine beliebig lange Zeit ohne Übergänge niedrig fahren, um sicherzustellen, dass Sender und Empfänger synchron bleiben.