同步和异步通信区别分析与总结

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。

数据包

然后，接收方按照事先约定，即每两位一个数值，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：

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通信。同步信号的作用简单讲有两个作用，1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，才能保证数据通信的正确。

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。同步通信通常要比异步通信快速得多。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，同步通信的开销也比较少。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，增加的比特位使通信的比特总数增加2.5%，这与异步通信中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，它占据通信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。

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UART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。

最后总结一下1,异步通信是面向字符的通信，而同步通信是面向比特的通信。2,异步通信的单位是字符而同步通信的单位是桢。3,异步通信通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会，而同步通信则是以数据中抽取同步信息。4,异步通信对时序的要求较低，同步通信往往通过特定的时钟线路协调时序。5,异步通信相对于同步通信效率较低。