图5-13　两种通信方式的示意图

（a）并行通信；（b）串行通信

计算机通信的基本方式可分为两种，并行通信和串行通信，如图5-13所示。并行通信是指一个数据的各位同时进行传送的通信方式。其优点是传送速度快。缺点是一个并行数据有多少位，就需要多少根传输线。这在位数较多且传输距离又远时就不太适宜了；串行通信是指一个数据的各位按位顺序传送的通信方式。它的突出优点是仅需单线传输信息，适用于远距离通信，其缺点是传送速度较低。综合并行通信和串行通信的优缺点，计算机与外界的数据传送大多数是串行的，其传送的距离可以从几米到几千公里。

1.串行通信的字符格式

串行通信有异步通信和同步通信两种字符格式。无论同步通信还是异步通信，同步是计算机通信的重要技术要求之一，即要求收发双方的数据收、发速度必须保持一致，只有这样，才能保证数据传送的正确性。

（1）同步通信（Synchronous Communication）

同步通信就是指收发双方使用同步时钟来控制收发双方的同步传送，是一种连续传送数据流的串行通信方式，其典型格式如图5-14所示。

图5-14　同步通信的字符帧格式

（a）单同步字符帧格式；（b）双同步字符帧格式

在同步通信中，由同步时钟来控制发送和接收的同步。在发送时要插入1～2个同步字符（SYN），接收端检测到同步字符后，便开始接收串行数据位。发送端在发送数据流过程中，若出现没有准备好数据的情况，使用同步字符来填充，一直到下一个字符准备好为止。数据流由一个个数据组成，称为数据块。每一个数据可选5～8个数据位和一个奇偶校验位。此外对整个数据流还可进行奇偶校验或循环冗余校验。

同步通信可以提高传送速率，适用于高速、批量数据传送场合，但在硬件上需要有插入同步字符或相应的检测部件。

（2）异步通信（Asynchronous Communication）

异步通信就是指收发双方没有同步时钟来控制收发双方的同步传送，而是靠双方各自的时钟来控制数据的异步传送。要传送的数据在发方是以数据帧形式一帧一帧地发送，收方一帧一帧地接收。

在异步通信中，传送的数据是不连续的，它是以字（word，也常称字符）为单位来传送的。每一个字都由起始位、数据位、校验位和停止位四部分构成，称为字符帧（Frame）。其典型的格式如图5-15所示。

在上述帧格式中，一个字符的传送由起始位开始，至停止位结束。起始位为“0”信号占用一位，用来通知接收端一个新的字符开始到来，应准备接收。在不传送字符时，加插入空闲位保持为“1”。接收端不断检测线路的状态，若连续为“1”以后又检测到一个“0”，就知道马上要接收一个新的字符。

图5-15　异步通信的字符帧格式

（a）无空闲位字符帧格式；（b）有空闲位字符帧格式

起始位后面紧跟着数据位，通常为5～8位的字符编码，常用的是七位ASCII码。发送时总是先传达数据的低位，后传送高位。(www.daowen.com)

奇偶校验位占一位。在不需要奇偶校验时，这一位可以省去或者改为其他的控制位。例如用来确定这个字符所代表信息的性质（是地址还是数据等）。在这种情况下，也可能使用多于1位的附加位。

停止位用来表示字符的结束。停止位为“1”信号，可以占1位或2位。接收端接收到停止位，就表示这一字符的传送已结束。若停止位以后不是紧接着传送下一个字符，则让线路保持为“1”（空闲），使线路处于等待状态。

异步通信方式的硬件结构比同步通信方式简单，但这种方式传输时间较长。同步通信方式和异步通信方式两者间的主要区别在于：前者各个字符及其所有位都与同步字符时间同步，字符必须是连续等间隔的发送；后者各个字符之间无需同步，亦即不必等间隔地连续发送字符，仅仅是每个字符的各个位是与该字符的起始位时间同步。

2.串行通信的数据通路形式

串行通信共有单工形式、全双工形式、半双工形式三种数据通路形式。

（1）单工形式

单工形式的数据传送是单向的。通信双方中一方固定为发送端，另一方则固定为接收端。单工形式的串行通信，只需要一条数据线，如图5-16所示。

图5-16　单工形式串行通信

（2）全双工形式

全双工形式的数据传送是双向的，且可以同时发送和接收数据，因此全双工形式的串行通信需要两条数据线，如图5-17所示。

（3）半双工形式

半双工形式的数据传送也是双向的。但任何时刻只能由其中的一方发送数据；另一方接收数据。因此半双工形式既可以使用一条数据线，又可以使用两条数据线，如图5-18所示。

图5-17　全双工形式的串行通信

图5-18　半双工形式的串行通信

3.串行通信的传送速率

在串行通信中，数据是按位进行传送的，因此传送速率用每秒钟传送格式位的数目来表示，称之为波特率（baud rate）。每秒传送一个格式位就是1波特（bit）。在串行通信中，格式位的发送和接收分别由发送时钟和接收时钟脉冲进行定时控制。时钟频率高，则波特率高，通信速度就快；反之，时钟频率低，则波特率也低，通信速度就慢。串行通信可以使用的标准波特率在RS-232C标准中已有规定，使用时应根据速度需要、线路质量以及设备情况等因素选定。波特率选定之后，对于设计者来说，就是如何得到能满足波特率要求的发送时钟脉冲和接收时钟脉冲。