同步通信，同步通信原理是什么

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。

同步通信協(xié)議：

1．面向字符的同步協(xié)議（IBM的BSC協(xié)議）

BSC協(xié)議規(guī)定了10個(gè)特殊字符（稱為控制字符）作為信息傳輸?shù)臉?biāo)志。其格式為

SYN SOH 標(biāo)題 STX 數(shù)據(jù)塊 ETB/ETX 塊校驗(yàn)

SYN：同步字符（Synchronous character），每幀可加1個(gè)（單同步）或2個(gè)（雙 同步）同步字符。

SOH：標(biāo)題開(kāi)始（Start of Header）。

標(biāo)題：Header，包含源地址（發(fā)送方地址）、目的地址（接收方地址）、路由指示。

STX：正文開(kāi)始（Start of Text）。

數(shù)據(jù)塊：正文（Text），由多個(gè)字符組成。

ETB：塊傳輸結(jié)束（end of transmission block）， 標(biāo)識(shí)本數(shù)據(jù)塊結(jié)束。

ETX：全文結(jié)束（end of text），（全文分為若干塊傳輸）。

塊校驗(yàn)：對(duì)從SOH開(kāi)始，直到ETB/ETX字段的檢驗(yàn)碼。

2．面向bit的同步協(xié)議（ISO的HDLC）

一幀信息可以是任意位，用位組合標(biāo)識(shí)幀的開(kāi)始和結(jié)束。 幀格式為：

F場(chǎng)：標(biāo)志場(chǎng);作為一幀的開(kāi)始和結(jié)束，標(biāo)志字符為8位，01111110。

A場(chǎng)：地址場(chǎng)，規(guī)定接收方地址，可為8的整倍位。接收方檢查每個(gè)地址字節(jié)的第1位，如果為“0”，則后邊跟著另一個(gè)地址字節(jié)。若為“1”，則該字節(jié)為最后一個(gè)地址字節(jié)。

C場(chǎng)：控制場(chǎng)。指示信息場(chǎng)的類型，8位或16位。若第1字節(jié)的第1位為0，則還有第2個(gè)字節(jié)也是控制場(chǎng)。

I場(chǎng)：信息場(chǎng)。要傳送的數(shù)據(jù)。? FC場(chǎng)：幀校驗(yàn)場(chǎng)。16位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼CRC。除F場(chǎng)和自動(dòng)插入的“0”位外，均參加CRC計(jì)算。同步通信相關(guān)技術(shù)：

1．同步通信的“0位插入和刪除技術(shù)”

在同步通信中，一幀信息以一個(gè)（或幾個(gè)）特殊字符開(kāi)始，例如，F(xiàn)場(chǎng)=01111110B。但在信息幀的其他位置，完全可能出現(xiàn)這些特殊字符，為了避免接收方把這些特殊字符誤認(rèn)為幀的開(kāi)始，發(fā)送方采用“0位插入技術(shù)“，相應(yīng)地，接收方采用”0位刪除技術(shù)“。發(fā)送方的0位插入：除了起始字符外，當(dāng)連續(xù)出現(xiàn)5個(gè)1時(shí)，發(fā)送方自動(dòng)插入一個(gè)0。使得在整個(gè)信息幀中，只有起始字符含有連續(xù)的6個(gè)1。

接收方的”0位刪除技術(shù)“：接收方收到連續(xù)6個(gè)1，作為幀的起始，把連續(xù)出現(xiàn)5個(gè)1后的0自動(dòng)刪除。

2．同步通信的”字節(jié)填充技術(shù)“

設(shè)需要傳送的原始信息幀為：

SOT DATA EOT

字節(jié)填充技術(shù)采用字符替換方式，使信息幀的DATA中不出現(xiàn)起始字符SOT和結(jié)束字符EOT。

假設(shè)按下表方式進(jìn)行替換：

其中，ESC=1AH，X、Y、Z可指定為任意字符（除SOT、EOT、ESC外）。

發(fā)送方按約定方式對(duì)需要發(fā)送的原始幀進(jìn)行替換，并把替換后的新的幀發(fā)送給接收方。例如圖所示：

接收方按約定方式進(jìn)行相反替換，可以獲得原始幀信息。

相關(guān)芯片

專用USRT和UART接口芯片

支持USART的芯片

現(xiàn)在多數(shù)的Microcontroller和DSP芯片內(nèi)部都配置有USART，可以同時(shí)支持同步傳輸和異步傳輸，主要廠商的Microcontroller如下：

TI：MSP430 系列

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http://focus.ti.com.cn/cn/general/docs/lit/getliterature.tsp？genericPartNumber=msp430f447

Philips ：XA-H3/H4系列

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http://www.semiconductors.philips.com/acrobat/datasheets/XA-H4_1.pdf

Freescale：MPC823 系列

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Synchronous Communications同步通信

當(dāng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，在兩個(gè)設(shè)備間將存在信息流。在任何數(shù)據(jù)傳輸中，發(fā)送方和接收方必須有辦法提取信息的單個(gè)字符或塊（幀）。字符在連續(xù)的比特流中到達(dá)，因此，需要有一種方法能將一個(gè)比特塊與其他的比特塊分開(kāi)。在異步通信中，每個(gè)字符都由標(biāo)記隔開(kāi)，所以可以確切地知道字符的位置。而在同步通信中，發(fā)送方和接收方都通過(guò)時(shí)鐘或編碼到數(shù)據(jù)流中的信號(hào)進(jìn)行同步。

在同步通信中，在發(fā)送數(shù)據(jù)之前發(fā)送方和接收方必須互相同步。同步通信把許多字符組成一個(gè)信息組，或稱為信息幀，每幀的開(kāi)始用同步字符來(lái)指示。由于發(fā)送和接收的雙方采用同一時(shí)鐘，所以在傳送數(shù)據(jù)的同時(shí)還要傳送時(shí)鐘信號(hào)，以便接收方可以用時(shí)鐘信號(hào)來(lái)確定每個(gè)信息位。為維持長(zhǎng)期的時(shí)鐘同步，在數(shù)字信號(hào)中嵌入了幫助維持發(fā)送方和接收方之間同步的專用比特轉(zhuǎn)移模式。一種嵌入定時(shí)信息的方法是所謂的雙極性編碼，如圖S-14所示。在這種方法中，比特流（顯示在圖的頂部）與時(shí)鐘脈沖（顯示在圖的中部）配合來(lái)產(chǎn)生傳輸信號(hào)（顯示在圖的底部）。

面向比特的同步通信主要用于二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳輸。它不依靠任何特定的字符集，并且?guī)膬?nèi)容也不需要含有多個(gè)8bit。一個(gè)惟一的8bit模式（01111110）用作幀的的開(kāi)始標(biāo)記。

圖S-14 用來(lái)進(jìn)行同步通信的雙級(jí)編碼

同步通信要求在傳輸線路上始終保持連續(xù)的字符位流，若計(jì)算機(jī)沒(méi)有數(shù)據(jù)傳輸，則線路上要用專用的“空閑”字符或同步字符填充。同步通信傳送信息的位數(shù)幾乎不受限制，通常一次通信傳的數(shù)據(jù)有幾十到幾千個(gè)字節(jié)，通信效率較高。但它要求在通信中保持精確的同步時(shí)鐘，所以其發(fā)送器和接收器比較復(fù)雜，成本也較高，一般用于傳送速率要求較高的場(chǎng)合。

在聊天和即時(shí)消息傳送中，人們可以看到一種完全不同的同步通信形式。如同話音電話呼叫那樣，聊天或即時(shí)消息傳送會(huì)話是實(shí)時(shí)的，每位用戶都實(shí)時(shí)響應(yīng)對(duì)方。相反，討論論壇和電子郵件則屬于異步通信。用戶可能在若干時(shí)間過(guò)后才響應(yīng)消息。在討論論壇中，用戶可以在任何時(shí)候閱讀和響應(yīng)那些位于信息隊(duì)列中的信息，或者直到信息從信息隊(duì)列中消失。任何Internet用戶從幾乎任何與Web相連的系統(tǒng)都可以訪問(wèn)這兩種形式的通信，這也許正是Internet的意義最為深遠(yuǎn)的方面，它促發(fā)了一種新的形式來(lái)進(jìn)行全球即時(shí)通信和協(xié)作。在討論論壇和電子郵件中，延遲通信可以讓響應(yīng)者在響應(yīng)之前有時(shí)間考慮如何響應(yīng)和從其他地方收集信息。