单片机——通信协议

一.同步通信和异步通信

（1）同步通信

1. 通信时序：同步通信是基于时钟信号的通信方式。发送端和接收端需要共享相同的时钟信号，以确定数据传输的时刻。
2. 等待：在同步通信中，发送端和接收端必须等待时钟信号的到来，然后才能进行数据传输。这意味着通信的步调是由时钟信号控制的，通常更容易实现高速通信。
3. 优点：同步通信通常更可靠，因为发送端和接收端的时钟同步，不容易出现数据丢失或错误。
4. 缺点：同步通信要求严格的时钟同步，因此在长距离通信或异构系统中可能会面临挑战。

（2）异步通信

1. 通信时序：异步通信是一种不依赖共享时钟信号的通信方式。数据帧中通常包含了起始位、停止位和数据位，以便接收端确定数据的开始和结束。
2. 不等待：在异步通信中，发送端和接收端不需要等待时钟信号的到来。数据可以在任何时间传输，只要遵循数据帧的结构。
3. 优点：异步通信更灵活，适用于各种通信场景，不受时钟同步的限制。
4. 缺点：相对于同步通信，异步通信可能在高速通信时更容易出现数据丢失或错误，因为没有严格的时钟同步。

（3）本质区别

本质区别在于时钟信号的使用和数据传输的等待方式：

• 同步通信?依赖于共享时钟信号，数据传输的时刻由时钟信号确定，通信步调固定。
• 异步通信?不依赖共享时钟信号，数据传输的时刻不受时钟控制，通信更加灵活，但可能更容易出现数据传输问题。

????????选择同步通信还是异步通信取决于特定应用的需求和环境。同步通信通常用于高速、可靠的通信，而异步通信更适用于灵活性较高的通信场景。

二.通信协议的通信方式

（1）串行通信：

????????串行通信是指数据在单条线路上一位一位地传输。这种通信方式的特点是通信线路简单，只需少数几条线即可在系统间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。串行通信也分为同步通信和异步通信两种。

（2）并行通信：

????????并行通信是指数据的每一位同时在多根数据线上发送或者接收。这种通信方式可以以字或字节为单位并行进行，因此并行通信速度快，但用的通信线多、成本高，故不宜进行远距离通信。计算机或PLC各种内部总线就是以并行方式传送数据的。

三.通信协议传输方式

（1）单工协议

????????单工协议只支持信号在一个方向上传输（正向或反向），任何时候不能改变信号的传输方向。例如，灯塔发出光信号，航船只能接受信号。这种传输方式的特点是数据只能在一个方向上传输，无法实现数据的双向传输。

（2）半双工协议

????????半双工数据传输允许数据在两个方向上传输，但是在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信。例如，http1.1，对讲机等。这种传输方式的特点是在某一时刻只支持一个方向的传输，需要切换方向才能实现数据的双向传输。

（3）全双工协议

????????全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。例如，电话通信、TCP/IP等。这种传输方式的特点是同时支持两个方向的传输，可以实现数据的双向同时传输。