什么是同步通信?什么是异步通信?两者的优缺点是什么?

什么是同步通信?什么是异步通信?两者的优缺点是什么?

目录

一、什么是通信?

二、什么是同步通信

三、什么是异步通信

四、区别

一、什么是通信?

通信是指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信息交流与传递。从广义上来说,通信是指需要信息的双方或多方在不违背各自意愿的情况下采用任意方法、任意媒质,将信息从某方准确安全地传送到另方。在出现电波传递通信后,通信被单一解释为信息的传递,是指由一地向另一地进行信息的传输与交换,其目的是传输消息。通信方式包括利用“电”来传递消息的电信,这种通信具有迅速、准确、可靠等特点,且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制,因而得到了飞速发展和广泛应用。

二、什么是同步通信

双方在同一个时钟信号的控制下,进行数据的接收和发送,来一个时钟,发送端发送,接收端接收,他们彼此之间的工作状态是一致的。

同步通信的数据帧组成一般是:同步信号+若干数据。在最前面是个同步信号,接收端接收数据分析出同步信号之后,就认为后边的数据都是实际传输的数据了。理论上来说同步通信一个数据帧里面的若干数据的位数是不受限制的。

同步通信中,数据之间是不能有间隔的,因为双方在同一个时钟下工作,这边接收的,必然是另一边发送的。在同步信号之后,认为所有的数据都是实际数据,所以当没有信息要传输是,同步信号要填上空字符。

三、什么是异步通信

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。因为每一帧的数据都有开始和停止位,他们之间的数据位才是实际数据。所以接收方评判数据是否为完整的一帧数据的方式就是分析这一堆数据中的开始位和停止位。发送端可以在任意时刻开始发送字符,接收端必须时刻做好接收的准备。因为每传输一个数据帧都会有一个开始位和一个停止位,实际数据一般只占到5-8位,这就导致了异步通信的传输效率较低。

四、区别

异步通信是按字符传输的。每传输一个字符就用起始位来进来收、发双方的同步。不会因收发双方的时钟频率的小的偏差导致错误。 这种传输方式利用每一帧的起、止信号来建立发送与接收之间的同步。特点是:每帧内部各位均采用固定的时间间隔,而帧与帧之间的间隔时随即的。接收机完全靠每一帧的起始位和停止位来识别字符时正在进行传输还是传输结束。

同步通信进行数据传输时,发送和接收双方要保持完全的同步,因此,要求接收和发送设备必须使用同一时钟。优点是可以实现高速度、大容量的数据传送;缺点是要求发生时钟和接收时钟保持严格同步,同时硬件复杂。

可以这样说,不管是异步通信还是同步通信都需要进行同步,只是异步通信通过传送字符内的起始位来进行同步,而同步通信采用共用外部时钟来进行同步。所以,可以说前者是自同步,后者是外同步。

五、应用场景

同步通信

特点

在同步通信中,通信双方必须保持同步,通常有一个共同的时钟信号来协调数据的发送和接收。同步通信通常提供更高的数据传输效率,因为它依赖于固定的时钟信号来同步调度数据传输。

应用场景

高速、长距离的数据传输:

计算机内部的总线传输,例如PCIe总线。网络通信,如以太网等高速网络连接。高速存储器接口,如DDR内存。 需要实时响应的应用:

实时控制系统,如工业自动化系统。视频会议或实时音频传输系统。 文件读取和数据库查询:

在文件系统或数据库操作中,同步调用通常用于等待操作完成。 微控制器与高速外设之间的通信:

如SPI(Serial Peripheral Interface)总线,用于连接高速外设如闪存、ADC/DAC等。

异步通信

特点

在异步通信中,数据传输并不依赖于一个共同的时钟信号,而是通过数据本身的起始位和停止位来确定数据的开始和结束。异步通信具有灵活性和简单性的优势,适合于不需要高速传输的场合。

应用场景

短距离、低速的数据传输:

串行通信,如RS-232或UART通信。键盘、鼠标等外部设备与计算机之间的通信。 网络通信和消息传递:

异步网络通信,如HTTP请求和响应,不需要等待响应即可处理下一个请求。消息队列系统,如AMQP(Advanced Message Queuing Protocol)。 跨进程通信:

分布式系统中,服务间的解耦通信,如使用消息中间件(如RabbitMQ)。 对实时性要求不高的场景:

网页浏览、电子邮件等互联网应用。 外部设备与计算机之间的通信:

传感器数据采集、打印机等外设与主机之间的通信。

总结来说,同步通信适用于需要高速、长距离数据传输的场合,如高速总线传输、网络通信等;而异步通信适用于需要短距离、低速数据传输的场合,如外部设备与计算机之间的通信,以及网络通信中的消息传递。在实际应用中,选择哪种通信模式取决于具体的通信需求和技术约束。

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