一文详解串行、并行、同步、异步

前言：所有的数字通信方法包含的基本概论都是：数据以二进制数值形式采用串行(数据按位传输)或并行(数据按组传输)方式传递。尽管通信技术日新月异，但是这些基本概论适用于任何形式的数字通信。

一个数字数据流可以通过导线传输，也可以以无线电波的形式传输。在信号接收端，无线电信号被转换回数据流的形式。并行传输的数据需要发生器和接收器对彼此的功能进行解/译码，而且并行数据能在发送器一端转换为串行形式，在接收器一端又转换回并行数据。

什么是串行与并行?

数字数据通信接口可以分为两大类：串行接口和并行接口。串行数据是把一个数值(如1字节，即8bit)进行单通道(如一根导线)传输，每次传输1bit。在接收端，每个比特都被读出并重新组合为1个字节。

串行数据传输

上图所示的同步串行接口，这表明数据的发送和接收是由从发送器到接收器的一个时钟信号协调的。竖直虚线表明接收器检测输入信号高(1)/低电平(0)的时间点，它可能位于每个时钟脉冲的起始(上升沿)或结束(下降沿)。上图中，检测点在时钟脉冲的上升沿。注：异步数据传输方式，它不需要时钟。

而并行数据传输，可以将一个完整的字节(单词或更大的数据)一下子从发送器传输到了接收器。如你所料，并行接口比串行接口快得多，因为并行-串行和串行-并行的解/译码步骤被省略了。而并行传输的缺点是：他需要足够数量的传输线(导线)来传输单独的数字。

并行数据传输

对于并行数据传输，只设置一个控制脉冲(上图称为：数据选通)是绝对必要的。当接收器检测到要读入(数字信号中称为锁存)的脉冲时，并行数据就排成一列进入数据寄存器。注：上图中垂直的虚线代表数据被检测到并载入到接收器寄存器的时间。

什么是同步与异步?

同步和异步这两术语指的是传送的数据在发送器和接收器之间的传递方式。同步传输依靠时钟信号或传送脉冲协调数据传送的时间，而异步传输不需要这些参量。

同步：同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。这里的信息帧与异步通信中的字符帧不同，通常含有若干个数据字符。

采用同步通信时，将许多字符组成一个信息组，这样，字符可以一个接一个地传输，但是，在每组信息(通常称为帧)的开始要加上同步字符，在没有信息要传输时，要填上空字符，因为同步传输不允许有间隙。在同步传输过程中，一个字符可以对应5～8位。当然，对同一个传输过程，所有字符对应同样的数位，比如说n位。这样，传输时，按每n位划分为一个时间片，发送端在一个时间片中发送一个字符，接收端则在一个时间片中接收一个字符。

同步传输时，一个信息帧中包含许多字符，每个信息帧用同步字符作为开始，一般将同步字符和空字符用同一个代码。在整个系统中，由一个统一的时钟控制发送端的发送和空字符用同一个代码。接收端当然是应该能识别同步字符的，当检测到有一串数位和同步字符相匹配时，就认为开始一个信息帧，于是，把此后的数位作为实际传输信息来处理。

异步：异步通信是一种很常用的通信方式。异步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。当然，接收端必须时刻做好接收的准备。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低(因为开始位和停止位的开销所占比例较大)。