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  • 2019-04-07 14:59:14

    在串行通信中,可以分为两种类型,一种叫同步通信,另一种叫异步通信。
    1.同步通信
    (1)同步通信要求双方共用一个的时钟,总线上按照统一的时序和周期完成信息传输。
    (2)同步通信将许多字符组成一个信息组,这个信息组分成一个个字符进行传输,同步字符加在信息组中,而不是每一个字符。
    (3)在同步传输中,需前约定一个字符可以对应N位(一般是5-8)位。且在同一个传输过程中,发送和接收按同样的数位进行解析。
    (4)在同步通讯中,收发设备上方会使用一根信号线传输信号,在时钟信号的驱动下双方进行协调,同步数据。例如,通讯中通常双方会统一规定在时钟信号的上升沿或者下降沿对数据线进行采样。常见的同步通讯有IIC、SPI.

    2.异步通信
    (1)异步通信每传输一个字符,都包含起始位和停止位。字符之间没有固定的时间要求。
    (2)接收方并不知道数据什么时候会到达,收发双方可以有各自自己的时钟。
    (3)异步通加入了辅助位作为负载,常用在低速的传输中。在一般情况下,采用中断的接收数据。例如232/485串口通讯。

    实际应用场景中,同步通讯的数据信号所传输的内容绝大部分是有效数据,而异步通讯中会则会包含数据帧的各种标识符,所以同步通讯效率高,但是同步通讯双方的时钟允许误差小,稍稍时钟出错就可能导致数据错乱,异步通讯双方的时钟允许误差较大。
    总的来说:
    1.同步通信效率较高,异步通信较低;
    2.同步通信较为复杂,对双方时钟要求较高;异步通信简单可允许一定的误差。
    3.同步通信可用于点对多点,而异步通信适用于点对点。

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  • 同步通信和异步通信

    千次阅读 2021-07-09 11:41:12
    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...

    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。

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  • 也就是要用一个反例来说明没有足够重视异步通信会给整个设计带来什么样的危害。  特权同学要举的这个反例是真真切切的在某个项目上发生过的,很具有代表性。它不仅会涉及使用组合逻辑和时序逻辑在异步通信中的优劣...
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    1. 同步时钟

    时钟同源可称为同步时钟,不过时钟频率相同、相位差固定,以及时钟频率比为整数倍的时钟也可称为同步时钟,其重点在于对于每个发起时钟沿,其捕获时钟沿 都是确定且合理的

    同源时钟:时钟产生的源头相同,例如PLL,相位不需要相同,只要求相位固定。

    1.1. 同源同频

    说明两个时钟的相位差是常数

    同相位

    不解释

    不同相位

    在这里插入图片描述

    我们从公式去分析,STA中只有建立时间检查与时钟有关,而对于同频不同相位的时钟而言,公式变成

    T s e t u p U F F 1 < T △ p h a s e + T c l k 2 U F F 1 − ( T c l k 2 U F F 0 + T C K 2 Q U F F 0 + T U F F 02 U F F 1 ) (a) T^{UFF1}_{setup}<T_{△phase}+T_{clk2UFF1}-(T_{clk2UFF0}+T^{UFF0}_{CK2Q}+T_{UFF02UFF1}) \tag{a} TsetupUFF1<Tphase+Tclk2UFF1(Tclk2UFF0+TCK2QUFF0+TUFF02UFF1)(a)

    ( a ) (a) (a)式中的相位偏差 T △ p h a s e T_{△phase} Tphase替换了原来的时钟周期 T c l k T_{clk} Tclk

    注意一定有 T △ p h a s e < T c l k T_{△phase}<T_{clk} Tphase<Tclk成立,距离发起沿最近的时钟沿才是捕获沿。

    在这种情况下, ( a ) (a) (a)式依旧可以满足,不过有了一些变化

    T △ p h a s e T_{△phase} Tphase不能过小,否则亚稳态

    一般来说时钟周期 T c l k T_{clk} Tclk比建立时间 T s e t u p U F F 1 T^{UFF1}_{setup} TsetupUFF1还是大很多的,但是这里的相位差 T △ p h a s e T_{△phase} Tphase可就不一定了,谁知道大多少呢?

    ● 组合逻辑 T U F F 02 U F F 1 T_{UFF02UFF1} TUFF02UFF1要求更严格了, 即能取到的最大值更小了

    相比于同源同频同相,同源同频不同相的 ( a ) (a) (a)式右侧被减数变小了,又因为是同源 T c l k 2 U F F 1 − T c l k 2 U F F 0 − T C K 2 Q U F F 0 T_{clk2UFF1}-T_{clk2UFF0}-T^{UFF0}_{CK2Q} Tclk2UFF1Tclk2UFF0TCK2QUFF0没变化,所以要想继续满足该不等关系,减数能取到的最大值变小了。

    注意,此处说的是产生时钟的这个时钟源是同频固定相位差的,不是时钟偏斜导致沿到达各触发器CK端的时间存在相位差

    1.2. 同源 整数倍分频

    2. 异步时钟

    2.1. 不同源

    2.2. 同源 非整数倍分频

    2.3. 同源 整数倍分频 不满足时序要求

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  • 1 引言 异步通信同步通信是两种不同的通信方式。异步通信采用字符起止同步技术,前后字符的间隔没有严格要求,发送端在发送的...由于异步通信中需为每个字符添加起始位、停止位,往往还要附加校验位,因而传输速率
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  • 浅析同步通信与异步通信

    千次阅读 多人点赞 2019-01-31 10:23:41
    1. 概述 1.1 同步通信原理 同步通信: 发送端在发送串行数据的同时,提供一个时钟信号,并按照一定的约定(例如:...同步通信中双方使用频率一致的时钟,它的数据分组比异步则大得多,称为一个数据帧。通过独特的...

    前言:

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    1. 概述

    1.1 同步通信原理

    同步通信: 发送端在发送串行数据的同时,提供一个时钟信号,并按照一定的约定(例如:在时钟信号的上升沿的时候,将数据发送出去)发送数据,接收端根据发送端提供的时钟信号,以及大家的约定,接收数据。如:I2C、SPI等有时钟信号的协议,都属于这种通信方式。
    IIC:
    在这里插入图片描述
    SPI:
    在这里插入图片描述
    同步通信中双方使用频率一致的时钟,它的数据分组比异步则大得多,称为一个数据帧。通过独特的 bit 串作为启停标识。发送方要以固定的节奏去发送数据,而接收方要时刻做好接收数据的准备,识别到前导码(同步字节:1-2个字节)后马上要开始接收数据了。同步这种方式中因为分组很大,很长一段数据才会有额外的辅助位负载,所以效率更高,更加适合对速度要求高的传输,当然这种通信对时序的要求也更高。

    1.2 异步通信原理

    异步通信: 接收方并不知道数据什么时候会到达,收发双方可以有各自自己的时钟。发送方发送的时间间隔可以不均,接收方是在数据的起始位和停止位的帮助下实现信息同步的。这种传输通常是很小的分组,比如:一个字符为一组,数据组配备起始位和结束位。所以这种传输方式的效率是比较低的,因为额外加入了很多的辅助位作为负载,常用在低速的传输中。

    串口通信:
    在这里插入图片描述在异步通信方式中,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。

    1.3 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。

    1.4 异步通信的差错类型

    异步通信过程中,可能发生的通信错误一般有3种:

    (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:

    (1)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。比如:主 MCU 与外设进行通信时,如果两边的频率偏差比较大,就可能造成误差的积累,最终导致传输过程中数据的错误。

    (2)通信双方采用了不相同的帧格式;

    (3) 干扰。

    1.5 异步串行方式的数据格式

    异步串行通信的数据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),字符本身由7位数据位组成,接着字符后面是一位校验位(检验位可以是奇校验、偶校验或无校验位),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。实际传输时每一位的信号宽度与波特率有关,波特率越高,宽度越小,在进行传输之前,双方一定要使用同一个波特率设置。

    异步串行通信的数据每个字符(每帧信息)由 4 个部分组成:

    (1)1 位起始位,规定为低电0;

    (2)5~8 位数据位,即要传送的有效信息;

    (3)1 位奇偶校验位;

    (4)1~2 位停止位,规定为高电平 1。

    在这里插入图片描述

    1.6 通信传输速率=

    波特率:

    电子通信领域,波特率即调制速率,指的是信号被调制以后在单位时间内的波特数,即单位时间内载波参数变化的次数。它是对信号传输速率的一种度量,通常以“波特每秒”(Bps)为单位。 波特率有时候会同比特率混淆,实际上后者是对信息传输速率(传信率)的度量。波特率可以被理解为单位时间内传输码元符号的个数(传符号率),通过不同的调制方法可以在一个码元上负载多个比特信息。

    波特率与比特率:

    比特率: 在数字信道中,比特率是数字信号的传输速率,它用单位时间内传输的二进制代码的有效位 (bit) 数来表示,其单位为每秒比特数 bit/s(bps)、每秒千比特数 (Kbps) 或每秒兆比特数 (Mbps) 来表示。

    波特率: 指数据信号对载波的调制速率,它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示,其单位为波特(Baud)。 波特率与比特率的关系为:比特率 = 波特率 X 单个调制状态对应的二进制位数。

    显然,两相调制(单个调制状态对应 1 个二进制位)的比特率等于波特率;四相调制(单个调制状态对应 2 个二进制位)的比特率为波特率的两倍;八相调制(单个调制状态对应 3 个二进制位)的比特率为波特率的三倍;依次类推。


    参考:

    1.同步串行与异步串行通信

    2.串口通信技术浅析

    3.同步通信与异步通信区别

    4.通俗理解同步通信与异步通信

    展开全文
  • 同步通信和异步通信区别

    万次阅读 2020-08-27 21:57:32
    异步通信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...
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空空如也

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异步通信时钟不需要同步