同步通信和异步通信

Posted 2021-08-08 bobuddy

同步通信原理

同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。

采用同步通信时，将许多字符组成一个信息组，这样，字符可以一个接一个地传输，但是，在每组信息（通常称为帧）的开始要加上同步字符，在没有信息要传输时，要填上空字符，因为同步传输不允许有间隙。在同步传输过程中，一个字符可以对应5～8位。当然，对同一个传输过程，所有字符对应同样的数位，比如说n位。这样，传输时，按每n位划分为一个时间片，发送端在一个时间片中发送一个字符，接收端则在一个时间片中接收一个字符。

同步传输时，一个信息帧中包含许多字符，每个信息帧用同步字符作为开始，一般将同步字符和空字符用同一个代码。在整个系统中，由一个统一的时钟控制发送端的发送和空字符用同一个代码。接收端当然是应该能识别同步字符的，当检测到有一串数位和同步字符相匹配时，就认为开始一个信息帧，于是，把此后的数位作为实际传输信息来处理。

异步通信原理

异步通信是一种很常用的通信方式。异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。当然，接收端必须时刻做好接收的准备。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为开始位和停止位的开销所占比例较大）。

 

同步通信与异步通信区别：

1、同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致，发送端发送连续的比特流；异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步，发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一个字节。

2、同步通信效率高；异步通信效率较低。

3、同步通信较复杂，双方时钟的允许误差较小；异步通信简单，双方时钟可允许一定误差。

4、同步通信可用于点对多点；异步通信只适用于点对点。

同步是指：发送方发出数据后，等接收方发回响应以后才发下一个数据包的通讯方式。  
异步是指：发送方发出数据后，不等接收方发回响应，接着发送下个数据包的通讯方式。

同步是阻塞模式，异步是非阻塞模式。

其中SPI IIC为同步通信  UART为异步通信

异步通信-是一种很常用的通信方式。异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。当然，接收端必须时刻做好接收的准备（如果接收端主机的电源都没有加上，那么发送端发送字符就没有意义，因为接收端根本无法接收）。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来

 同步通信-通信双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。一种是使用全网同步，用一个非常精确的主时钟对全网所有结点上的时钟进行同步。一种是使用准同步，各结点的时钟之间允许有微小的误差，然后采用其他措施实现同步传输。同步通信是把所传送的数据以多个字节（100字节以上）为单位，在其前后添加标志。

在计算机系统中，CPU和外部通信有两种通信方式：并行通信和串行通信。而按照串行数据的时钟控制方式，串行通信又可分为同步通信和异步通信两种方式。

　　1、异步串行方式的特点

　　所谓异步通信，是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本上是同步的。异步串行通信的特点可以概括为：

　　①以字符为单位传送信息。

　　②相邻两字符间的间隔是任意长。

　　③因为一个字符中的比特位长度有限，所以需要的接收时钟和发送时钟只要相近就可以。

　　④异步方式特点简单的说就是：字符间异步，字符内部各位同步。

异步位系统是面向字符来传输信息的，也就是我们一般情况下的一个字符，8位，1bit，当然了传输的时候还要加上起始位和结束位，没有这两位接收方就不知道什么时候开始接收数据什么时候结束了。如此一来字符与字符之间就不是连着的，打个比喻，就像秋天的叶子一样，一片一片往下落。发送方和接收方不要求同步，就是说你想什么时候落就什么时候落，我都接着，用不着先通知我

　　2、异步串行方式的数据格式

　　异步串行通信的数据格式如图8-1所示，每个字符（每帧信息）由4个部分组成：

　　①1位起始位，规定为低电0；

　　②5～8位数据位，即要传送的有效信息；

　　③1位奇偶校验位；

　　④1～2位停止位，规定为高电平1。

　　                                                                     图1 异步串行数据格式

　　3、同步串行方式的特点

　　所谓同步通信，是指数据传送是以数据块（一组字符）为单位，字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。同步串行通信的特点可以概括为：

　　①以数据块为单位传送信息。

　　②在一个数据块（信息帧）内，字符与字符间无间隔。

　　③因为一次传输的数据块中包含的数据较多，所以接收时钟与发送进钟严格同步，通常要有同步时钟。

同步位系统就不同了，他要求发送方与接收方严格的同步，二者波特率要相同。

同步位系统传输的什么呢，不是字符，是字符组合，也就是帧，我们在OSI数据链路层可以学习到。帧的长度没有规定，传输的时候视情况而定吧。这个帧里面包含了同步信息，来通知接收方调整以同步。这里再打个比喻，前面我们说异步位系统传输的数据像树叶，那么同步位系统传输的就像是把这些树叶串成一串，是连续的。

　　4、同步串行方式的数据格式

　　同步串行通信的数据格式如图8-2所示，每个数据块（信息帧）由3个部分组成：

　　①2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志；

　　②n个连续传送的数据

　　③2个字节循环冗余校验码(CRC)

　　                                                                      图2 同步串行数据格式

5.用途：

同步串行：通信网中，有大批量数据需要传输

异步串行：应用于在工业、实际应用中。适用于短距离、速率不高的情况下。

同步位系统比异步位系统要实用高效。这个比较好理解，计算机对帧的处理比对字符要少的多，在传送相同大小的数据量的时候，计算机要对大量的字符进行开始与结束操作，帧则要少的多。同时同步位系统的下的网络效率也更高，因为每个字符都至少包含两位的开始结束信息，这个在数据量大的时候开销是很客观的。

 时钟在通信中的作用就是在数据收发时起协调作用的，异步时钟用到比较少，同步时钟肯定会用到。