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1、AVR 通讯通讯-同步异步区别同步异步区别 我们都知道数据通讯就是两个通讯主体之间发送、接收数字信号。假设要发送以下数据：12，23，34，45，56，67，78，89。接收方要正确接收这些数据，就必须知道数据什么时候开始发送，什么时候结束，要不然，可能会将数据接收成 22，33，44，55，66，77，88。对于同步通讯协议，发送方在发送数据之前先发出一个特殊的电信号，让接收方准备好接收数据，然后发送方就将以上数据全部连续发出，发送完毕后，再发送一个特殊的电信号表示数据发送结束。我们可以用以下图表示同步信号通讯。开始1223344556677889结束数据包然后，接收方按照事先约定，即每两位
2、一个数值，将数据包分成一个个数值。 对于异步通讯协议，发送方每发送一个数据都要发一“开始”标志，每个数据发送结束后都发出一个“结束”标志。用下图表示异步通讯信号：开始12结束开始23结束开始34结束因此，对于发送方发送数据的时间不确定（即发送一个数值，另一个数值可能几秒后才发送）的情况，适合使用异步通讯。但 POS 通讯是将数据（100-200 个数值）一次性发出去，显然使用同步通讯比使用异步通讯效率高。因此，POS 通讯中的同步、异步是两种不同的通讯协议，它是信号发送方和信号接收方的一种约定。通信过程中，同步信号的作用非常重要，尤其对于串行方式的数据传输。同步信号的作用简单讲有两个作用，1
3、是“尺子”的作用，用于丈量一个比特的宽度；2 是决定丈量的“起点”位置。收发双方必须采用相同的“尺子”，从相同的“起点”开始丈量数据线上的电平变化，才能保证数据传输的正确。 因此，任何方式的串行通信，同步的过程必须有，也就是说通信双方必须保持“同步”。 我们看最典型的 SPI、I2C，在这两种方式中，都专门有一个 CLK 信号线，由通信的一方产生一个CLK，通过 CLK 信号线传到另一方，双方就就按这个 CLK 的控制工作，CLK 的宽度就是一个数据位的宽度，而 CLK 的上升或下降沿，就是“起点”标志。这种在通信过程中明显有个 CLK 线专门传送同步信号的方式，就是同步通信。 同步通信由于有
4、专用的 CLK 线控制，因此通信双方比较容易实现“同步”，因此速度比较快。但是对于长距离的通信，同步方式就不行了，1 是由于需要专门一个信号线，成本提高。2 是通信线越长，上面的干扰就越多，通信的速度也上不去。因此同步方式多是作为同一 PCB 板上芯片级之间的通信接口使用。 而长距离通信多使用“异步”通信方式，这里的“异步”不是指通信双方不需要同步，而是指通信双方之间不使用专用的同步信号线传送 CLK，而是各自仅依赖于自己的系统时钟（这个就是异步的！），再根据约定的规程，调节自己的“步伐”达到双方的同步。 如果掌握这些最基本的概念，那么你能了解和面对通信中出现的问题，找到解决办法。比如对于UA
5、RT 的通信，你就知道为什么要规定双方要采用相同的帧结构，波特率了，如果设置错误会导致什么现象？而此时对双方的系统时钟不仅要求要更加准确和稳定，而且还要使用 11.0592 这些特殊的晶体，如果使用 12M 晶体，会产生什么后果等等。 AVR 的 USART 可以工作在异步方式，也可以工作在同步方式，工作在同步方式就要多使用一个I/O 口，作为 CLK 信号线。但 AVR 的 USART 的同步方式是个“鸡肋”，因为其同步传输方式工作时还采用异步数据传输的数据帧结构，即规定有 1 个起始位，8 个数据位，1 个停止位等。这样就使得 AVR 中的USART 同步方式不能与一些简单的串行接口芯片（
6、如 164，165 等）连接使用（这点没有 51 好）。 如果在板上只是要实现 2 个 AVR 之间的通信，到是可以考虑双方使用同步方式，这样就不需要采用特殊规格的晶体，而且可以使用最高的速度。数据通信可分为同步通信和异步通信两大类：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。异步通信的通信开销较大，但接收端可使用廉价的、具有一般精度的时钟来进行数据通信。同步与异步传输的区别1,异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。2,异步传输的单位是字符而同
7、步传输的单位是桢。3,异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会，而同步传输则是以数据中抽取同步信息。4,异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。5,异步传输相对于同步传输效率较低。同步传输方式中发送方和接收方的时钟是统一的、字符与字符间的传输是同步无间隔的。异步传输方式并不要求发送方和接收方的时钟完全一样，字符与字符间的传输是异步的。在网络通信过程中，通信双方要交换数据，需要高度的协同工作。为了正确的解释信号，接收方必须确切地知道信号应当何时接收和处理，因此定时是至关重要的。在计算机网络中，定时的因素称为位同步。同步是要接收方按照发送方发送的每个位的起止时刻
8、和速率来接收数据，否则会产生误差。通常可以采用同步或异步的传输方式对位进行同步处理。 1. 异步传输（Asynchronous Transmission）：异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是 8位的 1 个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。一个常见的例子是计算机键盘与主机的通信。按下一个字母键、数字键或特殊字符键，就发送一个 8 比特位的 ASCII 代码。键盘可以在任何时刻发送代码，这取决于用户的输入速度，内部的硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。异步传输存在一个潜在的问题，即接收方并不知道数据会在什么时候到达。在它检测到数据
9、并做出响应之前，第一个比特已经过去了。这就像有人出乎意料地从后面走上来跟你说话，而你没来得及反应过来，漏掉了最前面的几个词。因此，每次异步传输的信息都以一个起始位开头，它通知接收方数据已经到达了，这就给了接收方响应、接收和缓存数据比特的时间；在传输结束时，一个停止位表示该次传输信息的终止。按照惯例，空闲（没有传送数据）的线路实际携带着一个代表二进制 1 的信号，异步传输的开始位使信号变成 0，其他的比特位使信号随传输的数据信息而变化。最后，停止位使信号重新变回 1，该信号一直保持到下一个开始位到达。例如在键盘上数字“1”，按照 8 比特位的扩展 ASCII 编码，将发送“00110001”，同
10、时需要在 8 比特位的前面加一个起始位，后面一个停止位。异步传输的实现比较容易，由于每个信息都加上了“同步”信息，因此计时的漂移不会产生大的积累，但却产生了较多的开销。在上面的例子，每 8 个比特要多传送两个比特，总的传输负载就增加 25%。对于数据传输量很小的低速设备来说问题不大，但对于那些数据传输量很大的高速设备来说，25%的负载增值就相当严重了。因此，异步传输常用于低速设备。如果往磁盘里写，异步是先写到 Buffer，再写到目标磁盘，比如原写 1 2 3 4 5，而目标端只写了 1。同步是不等收到没收到都会写到本地磁盘，容易造成 Buffer 阻塞。同步传输通常要比异步传输快速得多。接收
11、方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它们。另外，同步传输的开销也比较少 2. 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，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。与同步字符一样，它也是一个独特的
12、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。同步传输通常要比异步传输快速得多。接收方不必对每个字符进行开始和停止的操作。一旦检测到帧同步字符，它就在接下来的数据到达时接收它们。另外，同步传输的开销也比较少。例如，一个典型的帧可能有 500 字节（即 4000 比特）的数据，其中可能只包含 100 比特的开销。这时，增加的比特位使传输的比特总数增加 2.5%，这与异步传输中 25 %的增值要小得多。随着数据帧中实际数据比特位的增加，开销比特所占的百分比将相应地减少。但是，数据比特位越长，缓存数据所需要的缓冲区也越大，这就限制了一个帧的大小。另外，帧越大，它占据传输媒体的连续时间也越长。在极端的情况下，这将导致其他用户等得太久。
