同步通信与异步通信

同步通信与异步通信有何不同

串口通信的分类

串口通信可以分为同步通信和异步通信两类。同步通信是按照软件识别同步字符来实现数据的发送和接收，异步通信是一种利用字符的再同步技术的通信方式。

2.1同步通信

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。如图：

单同步字符帧结构

+-----+------+-------+------+-----+--------+-------+-------+

|同步|数据 |数据 |数据 | ... |数据 |CRC1|CRC2|

|字符|字符1|字符2|字符3| |字符N| | |

+-----+------+-------+------+-----+--------+-------+-------+

双同步字符帧结构

+-----+--------+------+-------+---+-------+-------+--------+

|同步 |同步 |数据 |数据 | ... |数据 |CRC1|CRC2|

|字符1|字符2|字符1|字符2| |字符N| | |

+-----+--------+------+-------+---+-------+-------+--------+

它们均由同步字符、数据字符和校验字符（CRC）组成。其中同步字符位于帧开头，用于确认数据字符的开始。数据字符在同步字符之后，个数没有限制，由所需传输的数据块长度来决定；校验字符有1到2个，用于接收端对接收到的字符序列进行正确性的校验。

同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。

2.2异步通信

异步通信中，数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送。字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。

接收端检测到传输线上发送过来的低电平逻辑\"0\"（即字符帧起始位）时，确定发送端已开始发送数据，每当接收端收到字符帧中的停止位时，就知道一帧字符已经发送完毕。

在异步通行中有两个比较重要的指标：字符帧格式和波特率。

(1)字符帧，由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。如图：

无空闲位字符帧

+--+---+---+---+---+--+--+--+--+--+--+--+---+---+---+--+--+

|D7|0/1| 1 | 0 |D0|D1|D2|D3|D4|D5|D6|D7|0/1| 1 | 0 |D0|D1|

+--+---+---+---+--+--+--+--+--+--+--+--+---+---+---+--+--+

奇偶 停 起 奇偶 停 起

校验 止 始 校验 止 始

位 位 位 位

有空闲位字符帧

+---+---+--+--+--+--+--+--+--+--+---+---+---+---+---+---+--+

| 1 | 0 |D0|D1|D2|D3|D4|D5|D6|D7|0/1| 1 | 1 | 1 | 1 | 0 |D0|

+---+---+--+--+--+--+--+--+--+--+---+---+---+---+---+---+--+

空 起 奇偶 停 空 闲 位 起

闲 始 校验 止 始

位 位 位 位

1.起始位：位于字符帧开头，占1位，始终为逻辑0电平，用于向接收设备表示发送端开始发送一帧信息。

2.数据位：紧跟在起始位之后，可以设置为5位、6位、7位、8位，低位在前高位在后。

3.奇偶校验位：位于数据位之后，仅占一位，用于表示串行通信中采用奇校验还是偶校验。

(2)波特率，波特率是每秒钟传送二进制数码的位数，单位是b/s。

异步通信的优点是不需要传送同步脉冲，字符帧长度也不受到限制。缺点是字符帧中因为包含了起始位和停止位，因此降低了有效数据的传输速率。

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。