一文詳解串行、并行、同步、異步

前言：所有的數(shù)字通信方法包含的基本概論都是：數(shù)據(jù)以二進(jìn)制數(shù)值形式采用串行(數(shù)據(jù)按位傳輸)或并行(數(shù)據(jù)按組傳輸)方式傳遞。盡管通信技術(shù)日新月異，但是這些基本概論適用于任何形式的數(shù)字通信。

一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流可以通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)傳輸，也可以以無(wú)線(xiàn)電波的形式傳輸。在信號(hào)接收端，無(wú)線(xiàn)電信號(hào)被轉(zhuǎn)換回?cái)?shù)據(jù)流的形式。并行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)需要發(fā)生器和接收器對(duì)彼此的功能進(jìn)行解/譯碼，而且并行數(shù)據(jù)能在發(fā)送器一端轉(zhuǎn)換為串行形式，在接收器一端又轉(zhuǎn)換回并行數(shù)據(jù)。

什么是串行與并行?

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信接口可以分為兩大類(lèi)：串行接口和并行接口。串行數(shù)據(jù)是把一個(gè)數(shù)值(如1字節(jié)，即8bit)進(jìn)行單通道(如一根導(dǎo)線(xiàn))傳輸，每次傳輸1bit。在接收端，每個(gè)比特都被讀出并重新組合為1個(gè)字節(jié)。

串行數(shù)據(jù)傳輸

上圖所示的同步串行接口，這表明數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收是由從發(fā)送器到接收器的一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)協(xié)調(diào)的。豎直虛線(xiàn)表明接收器檢測(cè)輸入信號(hào)高(1)/低電平(0)的時(shí)間點(diǎn)，它可能位于每個(gè)時(shí)鐘脈沖的起始(上升沿)或結(jié)束(下降沿)。上圖中，檢測(cè)點(diǎn)在時(shí)鐘脈沖的上升沿。注：異步數(shù)據(jù)傳輸方式，它不需要時(shí)鐘。

而并行數(shù)據(jù)傳輸，可以將一個(gè)完整的字節(jié)(單詞或更大的數(shù)據(jù))一下子從發(fā)送器傳輸?shù)搅私邮掌?。如你所料，并行接口比串行接口快得多，因?yàn)椴⑿?串行和串行-并行的解/譯碼步驟被省略了。而并行傳輸?shù)娜秉c(diǎn)是：他需要足夠數(shù)量的傳輸線(xiàn)(導(dǎo)線(xiàn))來(lái)傳輸單獨(dú)的數(shù)字。

并行數(shù)據(jù)傳輸

對(duì)于并行數(shù)據(jù)傳輸，只設(shè)置一個(gè)控制脈沖(上圖稱(chēng)為：數(shù)據(jù)選通)是絕對(duì)必要的。當(dāng)接收器檢測(cè)到要讀入(數(shù)字信號(hào)中稱(chēng)為鎖存)的脈沖時(shí)，并行數(shù)據(jù)就排成一列進(jìn)入數(shù)據(jù)寄存器。注：上圖中垂直的虛線(xiàn)代表數(shù)據(jù)被檢測(cè)到并載入到接收器寄存器的時(shí)間。

什么是同步與異步?

同步和異步這兩術(shù)語(yǔ)指的是傳送的數(shù)據(jù)在發(fā)送器和接收器之間的傳遞方式。同步傳輸依靠時(shí)鐘信號(hào)或傳送脈沖協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳送的時(shí)間，而異步傳輸不需要這些參量。

同步：同步通信是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式，一次通信只傳送一幀信息。這里的信息幀與異步通信中的字符幀不同，通常含有若干個(gè)數(shù)據(jù)字符。

采用同步通信時(shí)，將許多字符組成一個(gè)信息組，這樣，字符可以一個(gè)接一個(gè)地傳輸，但是，在每組信息(通常稱(chēng)為幀)的開(kāi)始要加上同步字符，在沒(méi)有信息要傳輸時(shí)，要填上空字符，因?yàn)橥絺鬏敳辉试S有間隙。在同步傳輸過(guò)程中，一個(gè)字符可以對(duì)應(yīng)5～8位。當(dāng)然，對(duì)同一個(gè)傳輸過(guò)程，所有字符對(duì)應(yīng)同樣的數(shù)位，比如說(shuō)n位。這樣，傳輸時(shí)，按每n位劃分為一個(gè)時(shí)間片，發(fā)送端在一個(gè)時(shí)間片中發(fā)送一個(gè)字符，接收端則在一個(gè)時(shí)間片中接收一個(gè)字符。

同步傳輸時(shí)，一個(gè)信息幀中包含許多字符，每個(gè)信息幀用同步字符作為開(kāi)始，一般將同步字符和空字符用同一個(gè)代碼。在整個(gè)系統(tǒng)中，由一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘控制發(fā)送端的發(fā)送和空字符用同一個(gè)代碼。接收端當(dāng)然是應(yīng)該能識(shí)別同步字符的，當(dāng)檢測(cè)到有一串?dāng)?shù)位和同步字符相匹配時(shí)，就認(rèn)為開(kāi)始一個(gè)信息幀，于是，把此后的數(shù)位作為實(shí)際傳輸信息來(lái)處理。

異步：異步通信是一種很常用的通信方式。異步通信在發(fā)送字符時(shí)，所發(fā)送的字符之間的時(shí)間間隔可以是任意的。當(dāng)然，接收端必須時(shí)刻做好接收的準(zhǔn)備。發(fā)送端可以在任意時(shí)刻開(kāi)始發(fā)送字符，因此必須在每一個(gè)字符的開(kāi)始和結(jié)束的地方加上標(biāo)志，即加上開(kāi)始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個(gè)字符接收下來(lái)。異步通信的好處是通信設(shè)備簡(jiǎn)單、便宜，但傳輸效率較低(因?yàn)殚_(kāi)始位和停止位的開(kāi)銷(xiāo)所占比例較大)。