串口通信同步串行同步通信的特点

另一方面，串行通信概要串行通信如文字所示，是使用串行接口进行通信。串行接口是指串行端口以位为单位发送和接收字节。虽然比“字节”byte )传输的并行通信慢，但串行端口可以在一条线上发送数据，在另一条线上接收数据。

串行通信中比较重要的参数包括波特率、数据位、停止位和奇偶校验位，通信双方需要约定一致的数据格式来正常发送和接收数据。串行通信又可分为单工、半双工、全双工三种。串行通信中经常使用RS-232、RS-422、RS-485等协议。这些主要区别在于各自的水平范围不同。

二、串行通信和并行通信通过接口进行串行通信，可以说是串行通信。那么什么是串行通信呢？

1串行通信：串行通信：在电脑和I/O设备之间，同一时间只能传输1位信号。传输数据按顺序逐位传输，通常数据通过一条数据线或一对差动线传输。

例如，传输1字节的信息时，并行通信中同时传输8条信号线。如果需要1T，则串行是一条信号线，数据按一列一位地传输，需要传输8次，因此需要8T。因此，可以总结两者的特性。

2并行通信：并行通信是针对串行通信的数据传输方式。

并行通信：可以在计算机和I/O设备之间通过多条传输线路同时传输多位信号。

并行通信效率高，但成本高，对信号线路要求高，一般应用于高速设备之间的近场传输。例如，CPU和存储装置、存储器和存储器、主机和打印机等采用并行通信。

串行通信效率不高，但对信号线路要求低，抗干扰能力强，同时成本也比较低，一般用于计算机与计算机、计算机与外围设备之间的远程通信。

3串行通信与串行通信的区别串行通信与串行通信的区别串行通信是概念，串行通信是具体的通信手段。

串行通信是指并行通信能够同时传输多个位，而每次发送接收1位数据的概念。包括一般串行通信、I2C、SPI等。

串行通信是外围设备和计算机之间的通信手段，是对以太网通信等通信手段进行的。

一个是概念，另一个是实际的通信方式。

三.同步和异步通信在设备之间传输数据。这是为了无论是同步通信还是异步通信，都确保数据被正确发送和接收。即，发送侧和接收侧的“同步”。即，接收端可以决定发送端何时开始或结束发送数据，以及各数据单位例如bit、字符)的开始和结束位置，从而接收端可以在正确的时刻对发送端的数据进行采样来接收正确的数据否则，收到的数据是错误的。

根据“同步方式”，分为2个同步信号的获取方法。

1)同步通信位同步) )

)2)异步通信字符间同步、字符内位异步) ) ) ) ) ) ) ) )。

同步通信使用附加信号线，即时钟信号线。这往往是发送器提供的时钟信号，发送器和接收器在发送器提供的相同时钟频率下完成同步。实际上，基本上所有并行通信都采用同步通信。）

异步通信没有用于同步的附加信号线，并且接收者和发送者使用各自的时钟信号，接收者根据与发送者预先约定的规则来确定数据发送的开始和结束以及每个数据单位的持续时间。例如，在异步串行通信中，通常确定接收方是否采用匹配的停止位、数据位的数量、波特率的大小和奇偶校验位。接收端可以根据这些信息推测正确的数据采样时间，并接收正确的数据。如果是同步通信，则不需要这些额外的同步数据位开始位、结束位、奇偶校验位)。

在1同步通信同步通信中，在收发双方进行数据传输时，需要保持完全同步，因此收发双方需要使用同一频率同相的同步时钟信号。只需要在发送消息的开头附加特定的同步字符，在发送接收双方建立同步，然后在同步时钟的控制下按位进行发送接收。由此，信息传输能够完全确定传输中的每1位的位置。因此，同步通信是位同步通信技术。

如下图所示。

同步通信是连续发送数据的通信方式，通过一次通信发送1帧的数据，每信息帧以同步字符为开头，在字符之间不附加识别位。这里的数据帧比异步通信的字符帧大得多，通常包含一些数据字符。如果检测到一系列位与同步字符匹配，则认为信息帧已经开始，后续位被作为实际传输信息处理。

同步通信以数据帧为单位，其形式为同步字符数据检查字符CRC。

a )单同步数据帧结构

同步字符数据字符1数据字符2数据字符3…数据字符ncrc1CRC1b )双同步数据帧结构

同步字符1同步字符2数据字符1数据字符2…如果数据字符nCRC1CRC1没有数据发送，则接收方必须始终做好数据接收的准备。每组信息通常称为帧)开始传输时，发送方会先发送一个或两个称为同步字符的特殊字符。接收端接收同步字符，与发送端同步后，即使不使用起始位和停止位，也可以按照一定的节奏一个字符一个字符地发送大数据，可以大幅提高数据的传输速度。同步通信适合于对速度要求的传输，对时序的要求高，当然对硬件的要求也高。

如果没有要传输的信息，请填写上空的文字。因为同步传输不允许有间隙。同步传输中，一个字符可以对应5~8位。当然，对于同一传输过程，所有字符都对应于同一位，例如n位。这样，在传输时，发送接收双方以一个时钟进行协调

，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，这样就可以确定传输中每一位的位置。接收数据时，接收方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。

2 异步通信

异步通信是按字符帧传输的，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，接收方并不知道数据什么时候会到达，因此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，时间间隔可以是任意的，在一字符帧中的所有比特是连续发送的。

发送端不需要在发送字符之前和接收端进行协调（不需要先进行比特同步）。接收设备在收到起始信号之后只要在一个字符的传输时间内能和发送设备保持同步就能正确接收。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。下一个字符起始位的到来又使同步重新校准依靠检测起始位来实现发送与接收方的时钟自同步的字符间同步，字符内比特位异步)

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。通信双方需要对采用的信息格式（字符的位数、停止位的位数、有无校验位及校验方式等)和数据的传输速率作相同的约定。接收方是在数据的起始位和停止位的帮助下实现字符传送时的同步。这种传输通常是很小的分组，比如一个字符为一组，为这个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，毕竟额外加入了很多的辅助位作为负载，常用在低速的传输中。

异步通信以字符为单位，其格式包括：起始位+数据+奇偶校验位+停止位。
以起止式异步协议为例，如下图所示

　　起止式异步通信的特点是：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低电平起始位逻辑值0)，字符本身由5-8位数据位组成，接着字符后面是一位校验位也可以没有校验位),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逻辑值１)，这样就保证起始位开始处一定有一个下跳沿。由此就可以标志一个字符传输的起始。而根据起始位和停止位也就很容易的实现了字符的界定和同步。
　　如上图中所示，这种格式是靠起始位和停止位来实现字符的界定或同步的，故称为起止式协议。
　　
（1）起始位：发送数据时，先发持续一个bit时间的逻辑”0”信号，表示字符传输的开始，接收端可根据起始位使自己的接收时钟与发送方的数据同步。

（2）数据位：起始位后是数据位，异步传送规定低位在前，高位在后，数据位的位数一般可以是5～8位。

（3）奇偶校验位：奇偶位紧跟在数据最高位之后，占用一位（也可省去）。加上这一位后，使得逻辑“1”信号的位数得到偶校验或奇校验，以此来校验数据传送的正确性。
　　如果是奇校验，需要保证传输的数据总共有奇数个逻辑高位；如果是偶校验，需要保证传输的数据总共有偶数个逻辑高位。举例来说，假设传输的数据位为01001100，如果是奇校验，则奇校验位为0（要确保总共有奇数个1），如果是偶校验，则偶校验位为1（要确保总共有偶数个1）。
　　由此可见，奇偶校验位仅是对数据进行简单的置逻辑高位或逻辑低位，不会对数据进行实质的判断，这样做的好处是接收设备能够知道一个位的状态，有可能判断是否有噪声干扰了通信以及传输的数据是否同步。

（4）停止位：数据发送完后，再发1位、1.5位、2位的高电平（逻辑”1”信号）代表停止位，表示一帧数据结束，同时为接收下一帧数据做准备。

（5）空闲位：在没有数据发送时，即下一帧的起始位“0”到来之前，数据线保持默认的“1”状态，即由高电平来填充。

异步通信字符帧格式总结如下表：

逻辑信号数据位数起始位01位数据位0或15～8位校验位0或11位或无停止位11位，1.5位或2位空闲位1任意数量

注：位数的本质含义是信号持续的时间,故可有分数位,如停止位1.5位，1.5是它的长度，即停止位的电平保持1.5个单位时间长度。一个单位时间就是波特率的倒数，例如波特率为9600bps，则一个单位时间长为1/9600s，1.5个停止位，即停止位电平保持1.5/9600s。

3 同步通信和异步通信比较

（1）同步通信要求接收端时钟频率和发送端时钟频率一致；异步通信时不要求接收端时钟和发送端时钟同步。

（2）同步通信数据传输是以字节块多个字节)传输的；异步通信数据传输是以字符一个字节）传输的。

（3）同步通信传输效率高，但复杂、要求高，双方时钟的允许误差较小；异步通信传输效率低，但简单、要求低，双方时钟可允许一定误差。

（4）同步通信的字节传输是没有间隔的发送端发送连续的比特流；异步通信字节传送的间隔是任意的，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。

同步通信和异步通信的差异总结如下表：

同步通信异步通信传送单位信息帧（由若干字符组成的数据块）字符（由若干bit组成）单位格式同步字符+数据+校验字符CRC起始位+数据位+奇偶校验位+停止位传送间隔一个数据块（信息帧）内，字符与字符间无间隔相邻两字符之间隔任意长时钟信号时序要求高，使用同频同相的时钟线路时序要求较低，使用各自的时钟信号优点效率高简单，要求低缺点复杂，要求高效率低（传送一个字符，要增加约20％的附加信息位）