什么是同步通信與異步通信？它的工作原理是什么？

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(dá)，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(fù)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(luò)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(yīng)，而是繼續(xù)執(zhí)行其他任務(wù)。

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(jìn)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(wù)的執(zhí)行。

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

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

處理響應(yīng)：處理響應(yīng)的程序會從隊列中取出響應(yīng)，并進(jìn)行處理。處理響應(yīng)的過程可能需要一定的時間，但不會影響其他任務(wù)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(fù)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(diǎn)對多點(diǎn);異步通信只適用于點(diǎn)對點(diǎn)。

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(dú)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(biāo)記一個字符的結(jié)束，并為下一個字符的傳輸做準(zhǔn)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(shè)(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(jìn)行通信：MISO、MOSI、SCLK和CS。MISO是主設(shè)備輸入/從設(shè)備輸出引腳，MOSI是主設(shè)備輸出/從設(shè)備輸入引腳，SCLK是串行時鐘信號，由主設(shè)備產(chǎn)生，用于同步數(shù)據(jù)傳輸。CS是從設(shè)備片選信號，由主設(shè)備控制，用于選中特定的從設(shè)備進(jìn)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(shè)備，可以有一個或者多個從設(shè)備。

選擇同步通訊還是異步通訊，取決于具體的應(yīng)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(zhǔn)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(yán)格，但需要實現(xiàn)簡單、低成本的通信的情況，比如鍵盤、鼠標(biāo)等輸入設(shè)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(dǎo)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(yīng)用場景和需求進(jìn)行權(quán)衡，選擇最合適的通信方式。