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  • 异步通信和同步通信

    千次阅读 2014-01-19 11:11:30
    同步通信 编辑 ...相对于同步通信异步通信在发送字符时,所发送的字符之间的时隙可以是任意的。但是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
    
    

    同步通信
    同步通信是一种比特同步通信技术,要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号,只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符,使发收双方建立同步,此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。
    相对于同步通信,异步通信在发送字符时,所发送的字符之间的时隙可以是任意的。但是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。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)。

    没有数据发送时,传输线处于MARK状态。为了表示数据传输的开始,发送方先发送一个或两个特殊字符,该字符称为同步字符。当发送方和接收方达到同步后,就可以一个字符接一个字符地发送一大块数据,而不再需要用起始位和停止位了,这样可以明显地提高数据的传输速率。采用同步方式传送数据时,在发送过程中,收发双方还必须用一个时钟进行协调,用于确定串行传输中每一位的位置。接收数据时,接收方可利用同步字符使内部时钟与发送方保持同步,然后将同步字符后面的数据逐位移入,并转换成并行格式,供CPU读取,直至收到结束符为止。

    常用的芯片有8251、8274、mc6850以及支持FREESCALE的POWERPC核的CPU。同步通信实现的硬件和软件成本较高,也是同步通信未广泛应用的原因之一。

    变电站时钟同步通信技术是基于IEEE1588标准中的PTP精确时钟同步协议来进行的。
    异步通信
       异步通信是一种很常用的通信方式。相对于同步通信,异步通信在发送字符时,所发送的字符之间的时隙可以是任意的,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。内部处理器在完成了相应的操作后,通过一个回调的机制,以便通知发送端发送的字符已经得到了回复。异步通信在有限信道中传输效率高,缺点是设备复杂、信道利用率较低(因为开始位和停止位的开销所占比例较大),但随着光网络的发展,这些已不是根本问题。
           异步通信也可以是以帧作为发送单位。接收端必须随时做好接收帧的准备。这时,帧的首部必须设有一些特殊的比特组合,使得接收端能够找出一帧的开始。这也称为帧定界。帧定界还包含确定帧的结束位置。这有两种方法。一种是在帧的尾部设有某种特殊的比特组合来标志帧的结束。或者在帧首部中设有帧长度的字段。需要注意的是,在异步发送帧时,并不是说发送端对帧中的每一个字符都必须加上开始位和停止位后再发送出去,而是说,发送端可以在任意时间发送一个帧,而帧与帧之间的时间间隔也可以是任意的。在一帧中的所有比特是连续发送的。发送端不需要在发送一帧之前和接收端进行协调(不需要先进行比特同步)。

         异步通信与同步通信
         异步通信与同步通信的特点
          MQ 在支持同步通讯的同时,提供了基于消息队列存储 - 转发机制的异步通讯模式,应用程序只需将消息交给 MQ,就由 MQ 负责将消息安全、可靠地发送出去,不再需要应用和人工的干预,真正实现了数据传输自动化,这一特点能够使应用程序独立于通信对方和网络的可用性。与我们常见的同步通信相比,异步通信模式有以下特点:
          通信的达成只依赖于发送方和消息中间件,接收方以及网络的意外情况不造成影响。
          因为不必实现同步握手,异步通信通常效率更高。
          因为不必等待响应,异步通信倾向于实现更短的交易处理,节省系统资源占用。
          异步通信有利于提高系统并发度,提高系统吞吐能力。
          异步通信有利于实现松散耦合的系统结构。
          与异步通信相比,同步通信想法更为简单而且更容易实现――发起方在系统中等待直到对方响应,这样可以避免复杂的发送 / 确认 / 重传机制的设计,但同时也造成了低效率和对资源占用大的缺点,同步通信目前是一种常见的廉价通信实现方式。
           需要说明的是这里谈论的同步 / 异步是底层消息传输的模式,与其最终提供的服务模式无关:同步业务服务可以通过同步通信实现,也可以通过异步通信实现。比如我们常见的电话业务,一般我们都认为是一种同步的服务,但电信公司实际实施时,如果是通过交换机,在通话双方之间建立一个电路连接,那就是一种同步通信实现;如果电信公司采用的是 IP 电话,通过网络把声音打成若干数据包在 Internet 上发送,在收话方没有感觉到的时间内再按顺序组合把语音还原出来,那就是使用的异步底层通信实现。我们进行应用方案设计时要充分意识到两种通信模式的特点,考虑各种选择的可能性和优劣。
         异步通信实现同步应用设计
         由于同步 / 异步通信有各自的特点,所以通过异步通信来实现同步应用时,有一些特殊的方法需要考虑。异步通信基础上实现同步应用,是通过若干异步消息分段实现的,以最简单的双方模式为例,A 发送给 B 一个异步消息,B 接收后完成特定处理,再返回给 B 一个异步消息,如果这个处理过程足够快,就能够实现一个请求 / 应答模式的同步应用。这种模式下,应用中 UOW 的范围,和同步应用下是有很大不同的,应用设计中要充分考虑到这种区别。
           在同步模式下,在 A 和 B 的所有操作都可以放在一个 UOW 中,通过两阶段提交协议实现数据一致;在异步模式,应用会分成几个 UOW,第一个是应用程序在本地队列管理器中的操作,第二个是两个队列管理器间的数据传输,这个 UOW 是系统完成的,对于应用是透明的,第三个 UOW 是远程应用在远程队列管理器中的操作。应用设计时要充分意识到这些区别。
            由于交易一致性控制,一个 MQ 应用中在队列中进行的改变,只在它 COMMIT 后,其他应用程序才能看到,所以在进行请求 / 应答模式的 MQ 应用程序中,请求程序发送请求消息后,要在适当的位置下 COMMIT,完成这个 UOW,然后在到应答队列里去等待对方完成 UOW 后的返回。应答程序也要与请求程序类似,也要合理地控制 UOW 的范围,使得返回消息能够恰当地被请求程序得到。
            在使用 MQ 进行要求同步通讯的程序设计时,会碰到原来可能会做单一 UOW 的应用,在 MQ 下的异步应用设计下要划分成若干个 UOW,这就涉及到如何在多 UOW 下保证数据整体的一致性。这种需求,一般可以通过合理的冲正设计来实现。



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  • 异步通信和同步通信简单对比

    千次阅读 2016-12-14 15:05:57
    异步通信和同步通信简单对比

    作者:华清远见讲师

    数据通信中常用的两种通信方式是:

    同步通信

    所谓同步,就是要求通信的收发双方在时间基准上保持一致

    异步通信

    ● 异步传输:(起止式异步通信方式)---用于低速设备

    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,并以此同步传输。

    实现数据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。

    特点:

    字符(字节)为单位传输!

    ● 同步传输:(区块传输)----- 用于高速设备

    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。

    特点:

    数据块为单位传输,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,标记数据块的开始和结束!

    同步传输是以同步的时钟节拍来发送数据信号的,因此在一个串行的数据流中,各信号码元之间的相对位置都是固定的(即同步的)。

    在同步传输的模式下,数据的传送是以一个数据区块为单位,因此同步传输又称为区块传输。

    在传送数据时,需先送出2个同步字符,然后再送出整批的数据。如图:

    1byte 1byte 1byte 1byte

    ▏Sync ▏Sync ▏Data block ▏BCC ▏EOB ▏

    Sync:同步字符

    Data block:数据区块

    BCC:区块检查字符

    EOB:区块结束字符

    同步传输(Synchronous Transmission):同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符,每个字符都有自己的开始位和停止位,

    而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧,或简称为帧。

    数据帧的第一部分包含一组同步字符(如:i2c的起始位),它是一个独特的比特组合,类似于前面提到的起始位,用于通知接收方

    一个帧已经到达,但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致,使收发双方进入同步。

    帧的最后一部分是一个帧结束标记(如I2C的结束位)。与同步字符一样,它也是一个独特的比特串,类似于前面提到的停止位,用

    于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了。

    下图为一张I2C同步通信协议的时序图


    I2C 设备的接线引脚中 会有SCL(图中绿色标记的部分)这样的引脚 ---表示 同步时钟


    UART(通用的异步收发器) 通常是下面这些接线,可以看到是没有时钟线的!

    TXD --- 传输引脚

    RXD --- 接收引脚

    GND --- 地线

    异步传输与同步传输的区别:

    ● 异步传输是面向字符传输的,而同步传输是面向位传输的。

    ● 异步传输的单位是字符,而同步传输的单位是大的数据块。

    ● 异步传输通过传输字符的“起止位”和“停止位”而进行收发双方的字符同步,但不需要每位严格同步;而同步传输不但需要每位精确同步,还需要在数据块的起始与终止位置,进行一个或多个同步字符的双方字符同步的过程。

    ● 异步传输相对于同步传输有效率低、速度低、设备便宜、适用低速场合等特点。

    补充:

    异步传输和同步传输的区别:

    ● 收发两端对时间的精确度要求高低而已。

    ● 同步要求高,异步没有同步要求那么高。

    ● 异步: --- 发送端 可以任意时刻发送字符,不需要同步步调,发送端不需要在发送一帧之前和接收端进行协调(不需要先进行比特同步)。

    ● 同步: --- 发送端 需要同步时钟信号,"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。

    ● 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。

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  • 串口--异步通信和同步通信深入理解

    万次阅读 多人点赞 2017-05-05 17:14:28
    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。 同步异步大家从名称上就大概知道区别在哪里,简单的说就是主机在相互通信时发送数据的频率是否一样。异步通信就是发送方在任意时刻...

    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。

    同步和异步大家从名称上就大概知道区别在哪里,简单的说就是主机在相互通信时发送数据的频率是否一样。异步通信就是发送方在任意时刻都可以发送数据,前提是接收端已经做好了接受数据的准备(如果没有做好接受准备,数据肯定发送失败),也正是因为发送方的不确定性,所以接收方要时时刻刻的准备好接受数据,同时由于每次发送数据时间间隔的不确定性,所以,在每次发送数据时都要使用明确的界定符来标示数据(字符)的开始和结束位置,可以想象这种通信方式效率很低。虽然异步通信效率低,但是对设备的要求不高,通信设备简单。
    和异步通信相反,同步通信就是主机在进行通信前要先建立同步,即要使用相同的时钟频率,发送方的发送频率和接受方的接受频率要同步。 除了时间频率的不同外,异步通信和同步通信之间的区别还是发送数据的表示形式,异步通信一般发送单位是字符,同步通信发送单位是比特流(数据帧),但是这不是绝对的,异步通信有时也使用帧来通信。

    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:

    以字符为单位传送信息。

    相邻两字符间的间隔是任意长。

    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。

    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。

    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:

    1位起始位,规定为低电0

    58位数据位,即要传送的有效信息;

    1位奇偶校验位;

    12位停止位,规定为高电平1


    图一 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:

    以数据块为单位传送信息。

    在一个数据块(信息帧)内,字符与字符间无间隔。

    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。

    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:

    2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志;

    n个连续传送的数据

    2个字节循环冗余校验码(CRC)



    图二 同步串行数据格式



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  • 同步通信和异步通信区别

    千次阅读 2020-08-27 21:57:32
    同步通信异步通信区别: 1.同步通信要求接收端时钟频率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...

    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。

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  • 同步通信和异步通信

    2021-07-09 11:41:12
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  • 同步通信 VS 异步通信

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    同步通信方式  以一串字符为一个传送单位,字符间不加标识位,在一串字符开始用同步字符表示,硬件要求高,通信双方须严格同步。 同步通信格式:数据以“块”为单位,一个数据块包括同步字符、数据及校验字符...
  • 同步通信异步通信

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