异步通信和同步通信

通信同步方式

在数字数据通信中，发送端和接收端之间必须在时间上保持同步，接收端只有知道数据流中各个位的开始时间和结束时间，才能保证数据接收的正确性和可靠性。为 此，通信双方必须在通信协议中定义通信同步方式，并按照规定的同步方式进行数据传输。根据通信协议所定义的同步方式，数据传输可分为异步传输 (Asynchronous Transmission)和同步传输(Synchronous Transmission)两大类。

1.异步传输

通常，异步传输是 以字符为传输单位，每个字符都要附加 1 位起始位和 1 位停止位，以标记一个字符的开始和结束，并以此实现数据传输同步。所谓异步传输是指字符与字符(一个字符结束到下一个字符开始)之间的时间间隔是可变的， 并不需要严格地限制它们的时间关系。起始位对应于二进制值 0，以低电平表示，占用 1 位宽度。停止位对应于二进制值 1，以高电平表示，占用 1~2 位宽度。一个字符占用 5~8位，具体取决于数据所采用的字符集。例如，电报码字符为 5 位、ASCII码字符为 7 位、汉字码则为8 位。此外，还要附加 1 位奇偶校验位，可以选择奇校验或偶校验方式对该字符实施简单的差错控制。发送端与接收端除了采用相同的数据格式(字符的位数、停止位的位数、有无校验位及 校验方式等)外，还应当采用相同的传输速率。典型的速率有：9 600 b/s、19.2kb/s、56kb/s等。

异步传输又称为起止式异步通信方式，其优点是简单、可靠，适 用于面向字符的、低速的异步通信场合。例如，计算机与Modem之间的通信就是采用这种方式。它的缺点是

通信开销大，每传输一个字符都要额外附加2～3 位，通信效率比较低。例如，在使用Modem上网时，普遍感觉速度很慢，除了传输速率低之外，与通信开销大、通信效率低也密切相关。

2. 同步传输

通常，同步传输是 以数据块为传输单位。每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列，标记一个数据块的开始和结束，一般还要附加一个校验序列(如16位或32 位CRC校验码)，以便对数据块进行差错控制。所谓同步传输是指数据块与数据块之间的时间间隔是固定的，必须严格地规定它们的时间关系。

根据同步通信规程，同步传输又分为面向字符的同步传输和面向位流的同步传输。

(1)面向字符的同步传输

在面向字符的同步传输中， 每个数据块的头部用一个或多个同步字符SYN来标记数据块的开始；尾部用另一个惟一的字符ETX来标记数据块的结束。其中，这些特殊字符的位模式与传输的 任何普通字符都有显著的差别。典型的面向字符的同步通信规程是IBM公司的二进制同步通信规程BISYNC。

(2) 面向位流的同步传输

在面向位流的同步传输中，每个数据块的头部和尾部用一个特殊的比特序列(如 01111110)来标记数据块的开始和结束。数据块将作为位流来处理，而不是作为字符流来处理。为了避免在数据流中出现标记块开始和结束的特殊位模式， 通常采用位插入的方法，即发送端在发送数据流时，每当出现连续的五个 1后便插入一个 0。接收端在接收数据流时，如果检测到连续五个 1 的序列，就要检查其后的一位数据，若该位是 0，则删除它；若该位为 1，则表示数据块的结束，转入结束处理。典型的面向位流的同步通信规程是高级数据链路控制(HDLC) 规程和同步数据链路控制(SDLC)规程。

“同步通信”的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。但这时还有两种不同的同 步方式。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。另一种是使用准同步，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.

同步通信以多字节组成的数据块(几十至几千个字节)为单位进行传输，在数据块前加上标识序列，组成帧(Frame)。同步方式分字节同步和位同步两种，通 常采用后一种方式，例如ISO的HDLC等。

、同步通信方式的特点：

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。

异步通信的特点是：一个字符一个字符地传输，每个字符一位一位地传输，并且传输一个字符时，总是以“起始位”开始，以“停止位”结束,字符之间没有固定的 时间间隔要求。每一个字符的前面都有一位起始位（低电平，逻辑值），字符本身由5-7位数据位组成，接着字符后面是一位校验位（也可以没有校验位），最后 是一位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定长的空闲位。停止位和空闲位都规定为高电平（逻辑值１），这样就保证起始位开始处一定有一个下跳沿。

异步通信

异步通信以字节为单位，长度为5至8位。

异步通信的数据格式

字符在异步传输中的格式:

起始位+数据位+校验位+停止位

常用格式

a、8N1:1bit起始位+8bit数据位+无校验位+1bit停止位

b、7E1:1bit起始位+7bit数据位+1位偶校验位+1bit停止位

1个字符通常用10bit代表。

数据格式在 通信软件(如Windows95中的“超级终端”)中设置。

一、异步与同步通信的传送方式比较

异步通信： 通信中两个字符的时间间隔是不固定的，而在同一字符中两个相邻位代码间的间隔是固定的。

同步通信： 通信中每时每刻在链路上都有字符信息传送，而且通信中的每个字符

间、各相邻代码间的时间间隔都是相等的。

二、异步与同步通信的检错能力比较

异步通信： 实际应用中检错是以单纯奇偶校验码检错，检错效率不高!

同步通信： 实际应用中检错是以错误校验码检错和纠错,受干扰程度低

三、异步与同步通信的实际应用比较

异步通信： 一般在近距离的点点数据通信，速率不高的情况下，多采用设备简单、控制容易的异步通信。

同步通信： 传送效率和速度高，误差小，在远距离网络传输中比较实用，但是同步传输设备繁多，控制也相对复杂。

从通信底层的概念来说,同步是指在通信双方协商好后以块为单位发送方式,异步是每发送一单位(一个字节或BIT)就要加上指定的附加信息,如起始位,停止位,校验位等

串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传送。使用串口通信时，发送和接收到的每一个字符实际上都是一次一位的传送的，每一位为1或者为0。

串行通信的分类

串行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。

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。

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。

异步通信

异步通信中，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。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。