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什么是同步通信與異步通信?它的工作原理是什么?

深圳市科瑞特自動化技術(shù)有限公司 ? 2023-11-07 08:07 ? 次閱讀
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同步通信的原理是發(fā)送端在發(fā)送串行數(shù)據(jù)的同時,提供一個時鐘信號,并按照一定的約定(例如:在時鐘信號的上升沿的時候,將數(shù)據(jù)發(fā)送出去)發(fā)送數(shù)據(jù)。接收端根據(jù)發(fā)送端提供的時鐘信號,以及雙方的約定,接收數(shù)據(jù)。這種通信方式中,因為數(shù)據(jù)分組較大,所以效率更高,適用于對速度要求高的傳輸。但同時,它對時序的要求也更高。

異步通信的原理是接收方并不知道數(shù)據(jù)什么時候會到達,收發(fā)雙方可以有各自自己的時鐘。發(fā)送方發(fā)送的時間間隔可以不均,接收方是在數(shù)據(jù)的起始位和停止位的幫助下實現(xiàn)信息同步的。這種傳輸通常是很小的分組,比如:一個字符為一組,數(shù)據(jù)組配備起始位和結(jié)束位。所以這種傳輸方式的效率是比較低的,因為額外加入了很多的輔助位作為負載,常用在低速的傳輸中。

具體來說,異步通信的工作原理可以分為以下幾個步驟:

發(fā)送請求:異步通信的第一步是發(fā)送請求,請求可以是網(wǎng)絡請求、文件讀寫請求、數(shù)據(jù)庫請求等。發(fā)送請求后,程序不會阻塞等待響應,而是繼續(xù)執(zhí)行其他任務。

接收請求:接收請求的程序會將請求放入隊列中,等待處理。在處理請求之前,程序不會阻塞等待請求的到來。

處理請求:處理請求的程序會從隊列中取出請求,并進行處理。處理請求的過程可能需要一定的時間,但不會影響其他任務的執(zhí)行。

發(fā)送響應:處理請求完成后,程序會發(fā)送響應。響應可以是網(wǎng)絡響應、文件讀寫響應、數(shù)據(jù)庫響應等。發(fā)送響應后,程序不會阻塞等待響應的返回。

接收響應:接收響應的程序會將響應放入隊列中,等待處理。在處理響應之前,程序不會阻塞等待響應的到來。

處理響應:處理響應的程序會從隊列中取出響應,并進行處理。處理響應的過程可能需要一定的時間,但不會影響其他任務的執(zhí)行。

同步通信與異步通信區(qū)別:

(1)同步通信要求接收端時鐘頻率和發(fā)送端時鐘頻率一致,發(fā)送端發(fā)送連續(xù)的比特流;異步通信時不要求接收端時鐘和發(fā)送端時鐘同步,發(fā)送端發(fā)送完一個字節(jié)后,可經(jīng)過任意長的時間間隔再發(fā)送下一個字節(jié)。

(2)同步通信效率高;異步通信效率較低。

(3)同步通信較復雜,雙方時鐘的允許誤差較小;異步通信簡單,雙方時鐘可允許一定誤差。

(4)同步通信可用于點對多點;異步通信只適用于點對點。

UART即通用異步收發(fā)器,是一種串行通信方式。串行通信分為兩種類型:同步通信方式和異步通信方式。但一般多用異步通信方式,主要因為接受和發(fā)送的時鐘是可以獨立的這樣有利于增加發(fā)送與接收的靈活性。異步通信是一個字符接著一個字符傳輸,一個字符的信息由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位組成。每一個字符的傳輸靠起始位來同步,字符的前面一位是起始位,用下降沿通知收方開始傳輸,緊接著起始位之后的是數(shù)據(jù)位,傳輸時低位在前高位在后,字符本身由5~8位數(shù)據(jù)位組成。數(shù)據(jù)位后面是奇偶校驗位,最后是停止位,停止位是用高電平來標記一個字符的結(jié)束,并為下一個字符的傳輸做準備。停止位后面是不同長度的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平,這樣可以保證起始位有一個下降沿。

SPI通訊是一種同步串行通信協(xié)議,英文全稱是Serial Peripheral Interface。SPI通訊協(xié)議由Motorola公司推出,常用于處理器與板載外設(比如Flash存儲器、實時時鐘芯片、AD/DA芯片等)之間的通信。

SPI通訊使用四根線進行通信:MISO、MOSI、SCLK和CS。MISO是主設備輸入/從設備輸出引腳,MOSI是主設備輸出/從設備輸入引腳,SCLK是串行時鐘信號,由主設備產(chǎn)生,用于同步數(shù)據(jù)傳輸。CS是從設備片選信號,由主設備控制,用于選中特定的從設備進行通信。SPI通訊可以配置為主從模式,一個SPI通訊系統(tǒng)中,必須有且僅有一個主設備,可以有一個或者多個從設備。

選擇同步通訊還是異步通訊,取決于具體的應用場景和需求。同步通訊適用于需要精確時序和數(shù)據(jù)一致性要求較高的情況,比如音頻、視頻等多媒體數(shù)據(jù)的傳輸。同步通訊可以確保數(shù)據(jù)的實時性和準確性,但是需要較高的硬件和軟件成本。異步通訊則適用于對時序要求不那么嚴格,但需要實現(xiàn)簡單、低成本的通信的情況,比如鍵盤、鼠標等輸入設備的通信。異步通訊可以實現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)傳輸,但是可能會因為時鐘不同步等問題而導致數(shù)據(jù)錯誤。因此,在選擇同步通訊和異步通訊時,需要根據(jù)具體的應用場景和需求進行權(quán)衡,選擇最合適的通信方式。

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