关于同步通信和异步通信的原理详解

pichuanqi77221 2011-06-17 11:01:09

5.1.3 同步通信和异步通信
一、同步通信和异步通信
串行通信可以分为两种类型，一种叫同步通信，另一种叫异步通信。
同步通信方式，是把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(通常称为信息帧)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。同步方式下，发送方除了发送数据，还要传输同步时钟信号，信息传输的双方用同一个时钟信号确定传输过程中每1位的位置。见右图5.2所示。

图5.2 同步通信示意图
在异步通信方式中，两个数据字符之间的传输间隔是任意的，所以，每个数据字符的前后都要用一些数位来作为分隔位。
从图5.2中可以看到，按标准的异步通信数据格式（叫做异步通信帧格式），1个字符在传输时，除了传输实际数据字符信息外，还要传输几个外加数位。具体说，在1个字符开始传输前，输出线必须在逻辑上处于“1”状态，这称为标识态。传输一开始，输出线由标识态变为“0”状态，从而作为起始位。起始位后面为5～8个信息位，信息位由低往高排列，即先传字符的低位，后传字符的高位。信息位后面为校验位，校验位可以按奇校验设置，也可以按偶校验设置，或不设校验位。最后是逻辑的“1”作为停止位，停止位可为1位、1.5位或者2位。如果传输完1个字符以后，立即传输下一个字符，那么，后一个字符的起始位便紧挨着前一个字符的停止位了，否则，输出线又会进入标识态。在异步通信方式中，发送和接收的双方必须约定相同的帧格式，否则会造成传输错误。在异步通信方式中，发送方只发送数据帧，不传输时钟，发送和接收双方必须约定相同的传输率。当然双方实际工作速率不可能绝对相等，但是只要误差不超过一定的限度，就不会造成传输出错。图5.3是异步通信时的标准数据格式。

图5.3 异步通信示意图
比较起来，在传输率相同时，同步通信方式下的信息有效率要比异步方式下的高，因为同步方式下的非数据信息比例比较小。
二、传输率
所谓传输率就是指每秒传输多少位，传输率也常叫波特率。在计算机中，每秒传输多少位和波特率的含义是完全一致的，但是，在最初的定义上，每秒传输多少位和波特率是不同的，前者是指每秒钟传输的数位是多少，而波特率是指每秒钟传输的离散信号的数目。所谓离散信号，就是指不均匀的、不连续的也不相关的信号。在计算机里，只允许高电平和低电平两种离散信号，它们分别表示l和0，于是，造成了波特率与每秒传输数位这两者的吻合。但在其他一些场合，就未必如此。比如，采用脉冲调制时，可以允许取4种相位，而每种相位代表2个数位，这种情况下，按每秒传输多少位(bps)计算的传输率便是波特率的两倍。
国际上规定了一个标准波特率系列，标准波特率也是最常用的波特率，标准波特率系列为110、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、19200..．．．．。
大多数接口的波特率可以通过编程来指定。
作为例子，我们可以考虑这样一个异步传输过程：设每个字符对应1个起始位、7个数据位、1个奇／偶校验位和1个停止位，如果波特率为1200，那么，每秒钟能传输的最大字符数为1200／10＝120个。
作为比较，我们再来看一个同步传输的例子。假如也用1200的波特率工作，每个字符为7位，用4个同步字符作为信息帧头部，但不用奇／偶校验，那么，传输100个字符所用的时间为7×（100＋4）/1200＝0.6067，这就是说，每秒钟能传输的字符数可达到100／0.6067＝165个。
三、异步通信的差错类型
异步通信过程中，可能发生通信错，一般有3种错误：
1、帧格式错：在应该接收到停止位的时候，接收到逻辑的“0”，便产生帧格式错误。
2、奇偶错：接收到的奇偶校验位错。
3、覆盖错：通信接口接收到数据并存放到数据输入寄存器中，但是CPU没有及时来取，后面新接收的数据覆盖了前面收到的数据，叫做覆盖错。
发生帧格式错和奇偶错的原因可能为下面几种：
◆ 发送和接收双方采用了不同的传输率，或虽然双方约定了相同的传输率，但传输率不可能绝对相等。在通信的速率比较高的情况下，如果双方的传输率误差达到一定的程度，也会造成通信出错；
◆ 通信双方采用了不相同的帧格式；
◆ 干扰。

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