同步通信与异步通信详解

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同步通信与异步通信详解

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CSDN

https://blog.csdn.net/hengbao4/article/details/146982856

在计算机通信领域，同步通信与异步通信是两种基本的数据传输方式。它们在时钟信号的使用、数据传输效率以及应用场景等方面存在显著差异。本文将详细介绍这两种通信方式的特点，并通过具体案例和例题帮助读者深入理解。

前言

前面我们介绍过编码规则，强调了时钟对于收发双方的重要性。有单独的时钟信号，称作同步，无单独的时钟信号称作异步。

1. 同步通信

同步通信是一种数据传输方式，其中发送方和接收方使用相同的时钟信号来协调数据的发送和接收。
发送方和接收方共享同一个时钟信号，这个时钟信号可以是外部提供的，也可以由发送方生成并随数据一起传输。
由于不需要额外的起始位和停止位来标记每个字符的边界，同步通信可以实现更高的数据传输效率。
USB是一个很好的例子，通常，主机负责生成时钟信号，并通过这个时钟信号来协调外设的数据传输。

2. 异步通信

在异步通信中，我们除了需要区分波特率，还要知道字符的起始和终止位置。整个异步通信领域，基本上都采用了在字符之间插入同步信息的方式，也就是插入起始位、停止位来实现异步通信。
这里，我们举两例。

2.1 ModbusRTU

这是一个简单的工业上的通讯协议，它在传输每个字符的时候可以指定起始位、数据位、停止位、奇偶校验：

2.2 HDLC

HDLC（高级数据链路控制）是一种链路层协议的国际标准，旨在实现远程用户间资源共享以及信息交互。
HDLC的起始标志和终止标志都是特殊的八位序列
01111110
（十六进制为
0x7E
），这个序列用于界定HDLC帧的开始和结束。
至于为什么是
01111110
（
7E
）也有个说法，它包含六个连续的“1”，这在正常的数据流中出现的概率相对较低，所以拿它作为一中标志。
为啥它在当时出现的概率相对较低呢？因为在
ASCII
编码中可显示字符的最后一个，也就是波浪号 ~ 的ASCII编码对应
7E
，再往后就是一个不可见的控制字符
DEL
，也就是
7F
了。故采用
7E
是颇为合理的选择。
决定了使用
7E
，也就是6个连续的1之后，HDLC不得不进行零比特填充，不过这都是后话了，咱们之后再详细讨论HDLC。

3. 例题

在异步通信中，每个字符包含1个起始位，7个数据位，1个奇偶校验位和1个终止位，每秒传输100个字符，采用DPSK调制，则码元速率为？有效数据速率为多少？
解：
使用奈奎斯特定理
R = B ⋅ log ⁡ 2 N 100 ⋅ ( 1 + 7 + 1 + 1 ) = B ⋅ log ⁡ 2 2 B = 1000 B a u d R = B \cdot \log_2N \ 100 \cdot (1+7+1+1) = B \cdot \log_2{2} \ B = 1000 BaudR=B⋅log2 N100⋅(1+7+1+1)=B⋅log2 2B=1000Baud
由于除数据位以外，都是为了同步、差错校验而存在，所以要乘以一个数据位占整个字符的比值：
1000 b p s × 7 10 = 700 b / s 1000 bps \times \frac{7}{10} = 700 b/s1000bps×107 =700b/s