異步傳輸
異步傳輸一般以字符為單位,不論所采用的字符代碼長度為多少位,在發(fā)送每一字符代碼時,前面均加上一個“起”信號,其長度規(guī)定為1個碼元,極性為“0”,即空號的極性;字符代碼后面均加上一個“止”信號,其長度為1或者2個碼元,極性皆為“1”,即與信號極性相同,加上起、止信號的作用就是為了能區(qū)分串行傳輸的“字符”,也就是實現了串行傳輸收、發(fā)雙方碼組或字符的同步。
通信協議:使用異步串口傳送一個字符的信息時,對數據格式有如下約定:規(guī)定有空閑位、起始位、數據位、奇偶校驗位、停止位。
其中各位的意義如下:
起始位:先發(fā)出一個邏輯”0”信號,表示傳輸字符的開始。
數據位: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1位、1.5位、2位的高電平。
空閑位:處于邏輯“1”狀態(tài),表示當前線路上沒有資料傳送。
波特率:是衡量數據傳送速率的指針。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(fā)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(fā)送與接收方的時鐘自同步的)。
異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode,縮略語為ATM),又叫信息元中繼。異步傳輸模式(ATM)在 ATM 參考模式下由一個協議集組成。ATM采用面向連接的交換方式,它以信元為單位。每個信元長53字節(jié)。其中報頭占了5字節(jié)。信息元中繼(cellrelay)的一種標準的(ITU)實施方案,這是一種采用具有固定長度的分組(信息元)的交換技術。之所以稱其為異步,是因為來自某一用戶的、含有信息的信息元的重復出現不是周期性的。
ATM是一種面向連接的技術,是一種為支持寬帶綜合業(yè)務網而專門開發(fā)的新技術,它與現在的電路交換無任何銜接。當發(fā)送端想要和接收端通信時、它通過UNI發(fā)送一個要求建立連接的控制信號。接收端通過網絡收到該控制信號并同意建立連接后,一個虛擬線路就會被建立。與同步傳遞模式(STM)不同,ATM采用異步時分復用技術(統計復用)。來自不同信息源的信息匯集在一個緩沖器內排隊。列中的信元逐個輸出到傳輸線上,形成首尾相連的信息流。ATM具有以下特點:因傳輸線路質量高,不需要逐段進行差錯控制。ATM在通信之前需要先建立一個虛連接來預留網絡資源,并在呼叫期間保持這一連接,所以ATM以面向連接的方式工作。信頭的主要功能是標識業(yè)務本身和它的邏輯去向,功能有限。信頭長度小,時延小,實時性較好。
ATM能夠比較理想地實現各種QoS,既能夠支持有連接的業(yè)務,又能支持無連接的業(yè)務。是寬帶ISDN(B-ISDN)技術的典范。
ATM的傳播速度是從25兆比特每秒到155兆比特每秒。
同步傳輸方式中發(fā)送方和接收方的時鐘是統一的、字符與字符間的傳輸是同步無間隔的。 異步傳輸方式并不要求發(fā)送方和接收方的時鐘完全一樣,字符與字符間的傳輸是異步的。
同步與異步傳輸的區(qū)別
1,異步傳輸是面向字符的傳輸,而同步傳輸是面向比特的傳輸。
2,異步傳輸的單位是字符而同步傳輸的單位是幀。
3,異步傳輸通過字符起止的開始和停止碼抓住再同步的機會,而同步傳輸則是以數據中抽取同步信息。
4,異步傳輸對時序的要求較低,同步傳輸往往通過特定的時鐘線路協調時序。
5,異步傳輸相對于同步傳輸效率較低。
簡單說
同步傳輸就是,數據沒有被對方確認收到則調用傳輸的函數就不返回。
接收時,如果對方沒有發(fā)送數據,則你的線程就一直等待,直到有數據了才返回,可以繼續(xù)執(zhí)行其他指令異步傳輸就是,你調用一個函數發(fā)送數據,馬上返回,你可以繼續(xù)處理其他事,收時,對方的有數據來,你會接收到一個消息,或者你的相關接收函數會被調用。
形象點說異步傳輸: 你傳輸吧,我去做我的事了,傳輸完了告訴我一聲
同步傳輸: 你現在傳輸,我要親眼看你傳輸完成,才去做別的事
異步傳輸存在一個潛在的問題,即接收方并不知道數據會在什么時候到達。在它檢測到數據并做出響應之前,第一個比特已經過去了。這就像有人出乎意料地從后面走上來跟你說話,而你沒來得及反應過來,漏掉了最前面的幾個詞。因此,每次異步傳輸的信息都以一個起始位開頭,它通知接收方數據已經到達了,這就給了接收方響應、接收和緩存數據比特的時間;在傳輸結束時,一個停止位表示該次傳輸信息的終止。按照慣例,空閑(沒有傳送數據)的線路實際攜帶著一個代表二進制1的信號,異步傳輸的開始位使信號變成0,其他的比特位使信號隨傳輸的數據信息而變化。最后,停止位使信號重新變回1,該信號一直保持到下一個開始位到達。例如在鍵盤上數字“1”,按照8比特位的擴展ASCII編碼,將發(fā)送“00110001”,同時需要在8比特位的前面加一個起始位,后面一個停止位。
異步傳輸的實現比較容易,由于每個信息都加上了“同步”信息,因此計時的漂移不會產生大的積累,但卻產生了較多的開銷。在上面的例子,每8個比特要多傳送兩個比特,總的傳輸負載就增加25%。對于數據傳輸量很小的低速設備來說問題不大,但對于那些數據傳輸量很大的高速設備來說,25%的負載增值就相當嚴重了。因此,異步傳輸常用于低速設備。
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;旧希l(fā)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(huán)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(yōu)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(fā)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(fā)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(fā)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。
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(chuàng)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。
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。 [1]
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(guī)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(yè)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(fā)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(fā)送多個比特,類似于多車道高速公路。
RS-232-C標準規(guī)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。