Se non avessi un bit di inizio zero che ha dato il via alla temporizzazione al ricevitore, come sapresti cosa fare quando un byte seriale arriva con una prima cifra nel flusso di dati?Cosa succede se anche il bit successivo è 1 e il bit successivo - cosa succede se tutti i bit sono 1?Quindi mancherebbe l'intero byte perché non cambierebbe nulla (perché non ha un bit iniziale di 0).

8 bit alti regolari con bit iniziale zero iniziale: -

Bit di inizio mancante: -

Un'altra considerazione, oltre alla risposta accettata, è il tempismo.Avrai una deriva tra l'orologio del mittente e quello del destinatario, quindi il destinatario deve "recuperare" l'orologio in un modo o nell'altro.Ci sono schemi fantasiosi come 10 / 8B che usano segnali inattivi per farlo, ma l'approccio semplice negli UART è quello di avere un "bit di inizio", la cui presenza segnala il fronte di salita del segnale.Ciò consente al ricevitore di risincronizzare il proprio orologio per ricevere il byte in arrivo.

Questi schemi di inizio e fine devono verificarsi abbastanza spesso da garantire che l'allineamento non si sposti troppo durante la ricezione.Questo porta ad avviare e arrestare i bit che compaiono ogni byte.È una regola semplice, anche se per altri versi non è "ideale".

Non ho capito bene, perché abbiamo bisogno di un bit di avvio / arresto? Non è che un byte è composto da 8 bit, quindi il ricevitore deve solo contare quanti bit ha ricevuto finora, se il numero è 8, ha un byte e ripete il processo. Allora perché abbiamo bisogno del bit start / stop?

Il ricevitore non può contare i bit che sta ricevendo, perché il ricevitore non sa se sta ricevendo bit!

Immaginiamo che il mittente e il destinatario stiano comunicando usando il suono e immaginiamo che uno 0 sia rappresentato da un secondo di silenzio e un 1 sia rappresentato da un secondo di suono. Nel tuo libro, lo "stato di inattività", ovvero ciò che il mittente invia quando non ha dati effettivi da inviare, è 1, che significa suono.

Ora supponi di essere il destinatario e il mittente non utilizza un bit di inizio. Si sentono otto secondi di suono continuo. Hai appena sentito il byte "11111111" o il mittente è inattivo? Non hai modo di saperlo, perché ti sembra tutto uguale.

In alternativa, supponi di sentire un secondo di silenzio, poi sei secondi di suono, quindi un secondo di silenzio. Hai appena sentito il byte "01111110"? O forse era il byte "11110111" seguito dal byte "11101111"? Ancora una volta, non hai modo di saperlo.

È qui che entra in gioco il bit di inizio. Ogni volta che il mittente vuole inviare un byte, prima invia uno 0 (un secondo di silenzio), poi invia il byte di dati.

Ora il tuo lavoro di ricevitore è molto più semplice! Se senti nove secondi di suono, sai che il mittente è semplicemente inattivo. Se, invece, senti un secondo di silenzio seguito da otto secondi di suono, sai che il mittente ha appena inviato il byte "11111111".

Ovviamente, la maggior parte dei sistemi di comunicazione delle macchine non utilizza il suono; invece usano l'elettricità. Ma i segnali elettrici funzionano proprio come il suono. Il destinatario riceverà sempre qualcosa , indipendentemente dal fatto che lo vogliamo o meno. Quindi dobbiamo dare al ricevitore un modo per sapere se sta ricevendo dati reali o solo rumore inattivo.

Per rispondere a questa domanda specifica dal tuo commento:

solo una domanda, se non abbiamo il valore "idle", quindi quando non ci sono dati da inviare, il ricevitore non riceverà nulla, quindi può contare ogni 8 bit come un byte senza bisogno di stop / start bit?

È fisicamente impossibile non avere un valore inattivo. Se hai un cavo elettrico, allora è possibile inviare una tensione positiva, o una tensione negativa, o una tensione di 0, ma è fisicamente impossibile non inviare alcuna tensione. Ciò significa che il ricevitore riceverà sempre un po 'di tensione, indipendentemente da ciò che facciamo. Quindi dobbiamo dare al ricevitore un modo per sapere se la tensione che sta ricevendo è significativa o no.

Forse la confusione è dovuta al fatto che noi umani quando vediamo un diagramma come nella tua domanda, vediamo esattamente dove sono tutti i bit, quale segue quale, ecc. Tuttavia, immagina di essere il destinatario e tutto ciò che hai con cui lavorare è un flusso di segnale in ingresso (ad esempio, 2 livelli, un livello (diciamo, alto) per rappresentare un bit 1, un altro livello (diciamo, basso) per rappresentare un bit 0), come segnale elettrico analogico o stabile o che cambia da un valore all'altro. Ancora una volta, nota che il destinatario non è un essere umano che vede il primo bit, il secondo bit e così via con una vista globale.

Supponiamo che il valore "idle" sia lo stesso del valore a 1 bit (alto). Allora non sai quando i bit iniziano ad arrivare a meno che non abbiamo la transizione da 1 a 0. Altrimenti, se il primo bit è 1, come fai a sapere quando inizia?

Quindi per i bit di stop, vuoi che sia opposto al bit di inizio (quindi, vuoi che sia valori di 1), quindi segna la fine di un byte e puoi sapere quando inizia il byte successivo quando di nuovo va da alto a basso.

Se una linea inattiva è rappresentata da un flusso continuo dello stesso stato che non ha un inizio chiaro, ogni trasmissione deve iniziare inviando qualcosa che differisce da una condizione di linea inattiva, indipendentemente dal fatto che il primo bit trasmesso sia zero o uno . In assenza di altri mezzi per indicare l'inizio di una trasmissione, un bit di inizio è quindi generalmente essenziale nei protocolli sincroni e asincroni in cui una linea inattiva sarebbe indistinguibile da una stringa uniforme di uno o zero.

Sebbene esistano modi per progettare protocolli che non richiedono bit di inizio e fine separati tra i byte e quindi migliorano l'efficienza delle comunicazioni del 10%, tendono ad essere un po 'più complicati del protocollo corrente che è stato progettato per essere meccanicamente decodificato con una combinazione di un solenoide, un motore e alcune camme. Una delle cose che renderebbe difficile fare senza bit di stop è che se un bit di inizio guida sempre la linea all'opposto dello stato di inattività e ogni bit di dati può essere indipendentemente alto o basso, allora l'azione di inviare molti byte zero consecutivi potrebbe semplicemente abbassare la linea per un tempo arbitrariamente lungo senza transizioni per garantire che mittente e destinatario rimangano sincronizzati.