異步通信,異步通信是什么意思

異步通信,異步通信是什么意思

異步通信中，數據通常以字符或者字節為單位組成字符幀傳送。字符幀由發送端逐幀發送，通過傳輸線被接收設備逐幀接收。發送端和接收端可以由各自的時鐘來控制數據的發送和接收，這兩個時鐘源彼此獨立，互不同步。

異步通信以一個字符為傳輸單位，通信中兩個字符間的時間間隔是不固定的，然而在同一個字符中的兩個相鄰位代碼間的時間間隔是固定的。

通信協議（通信規程）：使用異步串口傳送一個字符的信息時，對資料格式有如下約定：規定有空閑位、起始位、資料位、奇偶校驗位、停止位。

異步通訊的時序，如下圖所示。

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其中各位的意義如下：

起始位：先發出一個邏輯”0”信號，表示傳輸字符的開始。

資料位：緊接著起始位之后。資料位的個數可以是4、5、6、7、8等，構成一個字符。通常采用ASCII碼。從最低位開始傳送，靠時鐘定位。

奇偶校驗位：資料位加上這一位后，使得“1”的位數應為偶數(偶校驗)或奇數(奇校驗)，以此來校驗資料傳送的正確性。

停止位：它是一個字符數據的結束標志?？梢允?位、1.5位、2位的高電平。

空閑位：處于邏輯“1”狀態，表示當前線路上沒有資料傳送。

波特率：是衡量資料傳送速率的指針。表示每秒鐘傳送的二進制位數。例如資料傳送速率為120字符/秒，而每一個字符為10位，則其傳送的波特率為10×120＝1200字符/秒＝1200波特。

注：異步通信是按字符傳輸的，接收設備在收到起始信號之后只要在一個字符的傳輸時間內能和發送設備保持同步就能正確接收。下一個字符起始位的到來又使同步重新校準（依靠檢測起始位來實現發送與接收方的時鐘自同步的）。

相關芯片

專用USRT和UART接口芯片

ACE（Asynchronous Communications Element）芯片

最常用的ACE芯片是TI公司的TL16C系列，各芯片如下：

TL16C2550 - 具有 16 字節 FIFO 的 1.8V 至 5V 雙路 UART

芯片文檔鏈接 [1]

TL16C2552 - 具有 16 字節 FIFO 的 1.8V 至 5V 雙路 UART

芯片文檔鏈接 [2]

TL16C450 - 沒有 FIFO 的單路 UART

芯片文檔鏈接 [3]

TL16C552 - 具有 16 字節 FIFO 和并行端口的雙路 UART

芯片文檔鏈接 [4]

支持USART的芯片

現在多數的Microcontroller和DSP芯片內部都配置有USART，可以同時支持同步傳輸和異步傳輸，主要廠商的Microcontroller如下：

TI ： MSP430 系列

芯片文檔鏈接 [5]

Philips ： XA-H3/H4系列芯片文檔鏈接 [6]

Freescale： MPC823 系列芯片文檔鏈接 [7]

Samsung： S3C2410系列芯片文檔鏈接 [8]

Asynchronous Communications 異步通信

異步通信指兩個互不同步的設備通過計時機制或其他技術進行數據傳輸。異步通信中兩個字符之間的時間間隔是不固定的，而在一個字符內各位的時間間隔是固定的?；旧?，發送方可以隨時傳輸數據，而接收方必須在信息到達時準備好接收。相反，同步傳輸是一個精確同步的位流，其中字符的起始是由計時機制來定位的。

在大量使用異步與同步傳輸的大型機/終端環境中，異步傳輸用于傳輸來自用戶周期性按鍵的終端的字符。接收系統知道等待下一次按鍵，即使這會花費較多的時間。相反，同步傳輸用作定期傳輸大量信息的大型系統之間的數據鏈路。協議為在公用電話系統上利用慢速鏈路而進行了優化，因此無關位將從傳輸中刪除，并且時鐘用于隔開字符。

在異步通信中，字符作為比特串編碼，由起始位(start bit)、數據位(data bit)、奇偶校驗位(parity)和停止位(stop bit)組成。這種用起始位開始，停止位結束所構成的一串信息稱為幀(frame)。校驗比特有時用于檢錯和糾錯。傳輸的“起始一停止”模式意味著對于每個新字符，傳輸都重新從頭開始，而消除在上次傳輸過程中可能出現的任意計時差異。當差異確實出現時，檢錯和糾錯機制能夠請求重傳。

在傳送一個字符時，由一位低電平的起始位開始，接著傳送數據位，數據位的位數為5～8。在傳輸時，按低位在前，高位在后的順序傳送。奇偶校驗位用于檢驗數據傳送的正確性，也可以沒有，可由程序來指定。最后傳送的是高電平的停止位，停止位可以是1位、1.5位或2位。停止位結束到下一個字符的起始位之間的空閑位要由高電平2來填充（只要不發送下一個字符，線路上就始終為空閑位）。

異步通信中典型的幀格式是：1位起始位，7位（或8位）數據位，1位奇偶校驗位，2位停止位。

在異步通信中，每接收一個字符，接收方都要重新與發送方同步一次，所以接收端的同步時鐘信號并不需要嚴格地與發送方同步，只要它們在一個字符的傳輸時間范圍內能保持同步即可，這意味著對時鐘信號漂移的要求要比同步信號低得多，硬件成本也要低的多，但是異步傳送一個字符，要增加大約20％的附加信息位，所以傳送效率比較低。異步通信方式簡單可靠，也容易實現，故廣泛地應用于各種微型機系統中。

異步傳輸可以在兩臺鄰近的計算機之間發生，方法是在每臺計算機的異步通信端口之間連接一條不帶調制解調器的電纜。如果計算機之間的距離很遠，則每個端口都需要一個調制解調器來轉換用于通過模擬電話線傳輸的計算機數字信號。在正常交換(撥號)或租用電話線上，異步傳輸可以以高達56kbit/s的速度進行。

信道是兩個通信設備之間的一個單一通信路徑，是由物理連接或復用技術創建的。電路是一個提供通信信道的實際物理連接。撥號電話系統為兩個系統之間的通信信道提供電路。單工電路是一個在單一方向傳輸信號的單向傳輸路徑。半雙工電路是一個在兩個方向都提供傳輸的傳輸路徑，但一次只能一個方向。全雙工鏈路是一個能夠同時在兩個電路上進行雙向傳輸的雙向傳輸路徑。

糾錯方法

所有傳輸介質都易受干擾和由介質本身引進的問題的影響，如電阻和信號衰減。外來干擾可以由背景噪聲、大氣輻射、機器甚至故障設備引起。受干擾影響的比特數隨傳輸速率的增力而增加，因為在干擾的時幀中涉及到更多的比特。要更正這些問題，需使用檢錯與糾錯方法。

在奇偶校驗時，各組中1的數目必須總是相同(無論奇或偶)，以表示一組比特正確無誤地傳輸。逐個字符的檢查叫做VRC (垂直冗余校驗)。逐塊檢查叫做LRC(縱向冗余校驗)。在傳輸開始之前，兩個系統的奇偶校驗方法必須達成一致。有偶校驗(1的數目必須為偶數)、奇校驗(1的數目必須為奇數)、空號奇偶校驗(校驗位始終為0)和傳號奇偶校驗(校驗位始終為1)。

新型的調制解調器提供高級的檢錯和糾錯方法，比上面討論過的那些方法要實用并有效得多。

接口標準

用于異步通信的連接在OSI(開放系統互連)參考模型的物理層中被定義。此層定義與連接器類型、管腳引出線和電氣信號相關的規范。如RS-232、RS-449、CCITT V.24等之類的標準為各種要求定義這些接口。

為確保連接的設備可以互相通信定義了各種標準。EIA(電子工業協會)已經為在計算機設備間通過銅線傳輸異步信息設定了標準。EIA RS-232-C標準是一種串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫，232為標識號，C表示修改次數。RS-232-C總線標準設有25條信號線，包括一個主通道和一個輔助通道。在多數情況下主要使用主通道，對于一般雙工通信，僅需幾條信號線就可實現，如一條發送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C定義了物理連接、信號電壓與定時、錯誤檢查及其他功能等內容以及位流通過單個線路的串行傳輸。相反，并行傳輸包括在同一個電纜的多個線路上同時發送多個比特，類似于多車道高速公路。

RS-232-C標準規定的數據傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

EIA RS-232-C標準支持短距離傳輸。例如，用它將計算機連接至調制解調器。如果電纜長度變得過長，電流將減弱，而且接收方也許無法讀取它。RS-232電纜建議的最大長度為50英尺，最大信號速率為20kbps。要經過較長距離連接內部系統，請建立一個LAN。要與所在建筑物外部的系統連接，可使用調制解調器和電話系統或由本地和長途運營商提供的其他服務。