你可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)同步和異步通信協(xié)議（比如UART——通用異步收發(fā)器），但你知道這些術(shù)語(yǔ)是什么意思嗎？如果沒(méi)有，請(qǐng)不要擔(dān)心，因?yàn)槲覀儗⒃诒疚闹杏懻撍鼈儭?/p>

　　在數(shù)字通信中，當(dāng)我們想要將數(shù)據(jù)從一個(gè)器件發(fā)送到另一個(gè)器件時(shí)，我們可以將通信數(shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)至高電平（1）或低電平（0）。這是所有的選擇。假設(shè)我們想從一個(gè)設(shè)備向另一個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)“Hello ”：使用ASCII編碼（其中字母表中的每個(gè)字母都被分配了一個(gè)數(shù)字，因?yàn)橛?jì)算機(jī)內(nèi)部處理數(shù)字），這將由數(shù)字序列表示

　　72 101 108 108 111或者二進(jìn)制

　　01001000 01100101 01101100 01101100 01101111

　　如果我們只有一條數(shù)據(jù)線（大多數(shù)流行的通信協(xié)議都是如此），那么我們可以根據(jù)所傳輸?shù)奈恢祵?shù)據(jù)線驅(qū)動(dòng)為高電平或低電平，從而一個(gè)接一個(gè)地發(fā)送每一位。傳輸“Hello”的信號(hào)將如下所示（為方便起見(jiàn)，添加了顏色，二進(jìn)制數(shù)據(jù)顯然沒(méi)有顏色），首先傳輸LSB（最低有效位）數(shù)據(jù)（稍后將詳細(xì)介紹）。

　　二進(jìn)制Hello（使用ASCII編碼），先傳輸LSB（最低有效位）。

　　解釋數(shù)據(jù)

　　如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總是1和0的交替序列，那么就很容易解釋?zhuān)?/p>

　　但顯然這種情況幾乎從未出現(xiàn)過(guò)。如果我們有一個(gè)4 x 1后跟4 x 0的序列（11110000）會(huì)怎么樣？

　　如果沒(méi)有額外的信息，接收機(jī)如何辨別這個(gè)信號(hào)是10、1100、111000還是11110000（或者1111100000等等）？顯然，需要更多的東西來(lái)澄清溝通。

　　同步或異步

　　這可以通過(guò)使用額外的通信線路來(lái)指示數(shù)據(jù)線上每個(gè)比特的時(shí)序，或者通過(guò)接收器內(nèi)部知道數(shù)據(jù)線上每個(gè)比特持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間來(lái)解決。前一種方法是使用一條額外的通信線路來(lái)指示每個(gè)位的時(shí)序，這種方法稱(chēng)為同步通信。同步通信中的附加線路稱(chēng)為時(shí)鐘線路（因?yàn)闀r(shí)鐘是用來(lái)計(jì)時(shí)的）。后一種選擇稱(chēng)為異步通信，接收器在內(nèi)部知道數(shù)據(jù)線上的每一位持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)于異步通信，接收器和發(fā)送器都需要精確的內(nèi)部時(shí)鐘來(lái)保持時(shí)間。顯然，為了成功通信，接收機(jī)和發(fā)射機(jī)也必須設(shè)置為使用相同的速度/定時(shí)（波特率）。

　　因此，同步與異步傳輸歸結(jié)為時(shí)鐘是外部的（同步）還是內(nèi)部的（異步）。異步協(xié)議的一些例子包括UART、USB、CAN和以太網(wǎng)。同步協(xié)議的一些例子包括SPI、I2C和DDR。

　　利弊

　　同步協(xié)議的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它們不要求設(shè)備具有高度精確的內(nèi)部時(shí)鐘（通信越快，內(nèi)部時(shí)鐘就需要越精確）。因此，同步通信協(xié)議通常用于小型低成本外設(shè)，如傳感器。同步協(xié)議的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通信雙方不需要預(yù)先知道數(shù)據(jù)速率（定時(shí)）是多少。一些同步協(xié)議甚至具有可變的數(shù)據(jù)速率，和/或可以通過(guò)保持時(shí)鐘線直到它們準(zhǔn)備好接收新數(shù)據(jù)（這是I2C的一個(gè)特征）來(lái)使用時(shí)鐘線指示它們何時(shí)仍然忙碌；異步協(xié)議需要額外的通信線路來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能（如UART中的CTS/RTS線路）。

　　異步協(xié)議的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們需要更少的通信線路，因此產(chǎn)生的電磁噪聲也更少

　　由于異步協(xié)議很難使兩端的時(shí)鐘完全相同，因此它們通常需要至少一次數(shù)據(jù)線轉(zhuǎn)換，以便重新調(diào)整內(nèi)部時(shí)鐘。這可以是協(xié)議幀的一部分（例如利用UART），或者可以通過(guò)命令在一定數(shù)量的相同極性的連續(xù)比特之后插入相反極性的填充比特來(lái)實(shí)現(xiàn)（當(dāng)協(xié)議被解碼時(shí)，填充比特被丟棄，例如利用CAN協(xié)議）。

　　在5個(gè)相等的位之后，在CAN中填充位。

　　總結(jié)

　　這就是理解術(shù)語(yǔ)同步通信和異步通信的全部?jī)?nèi)容。

　　同步=外部時(shí)鐘

　　異步=內(nèi)部時(shí)鐘

　　審核編輯：黃飛