在逐位傳送的串行通信中，接受端必須能識別每個二進制位從什么時刻開始，這就是位定時。通信中一般以若干位表示一個字（或字符），除了位定時外還需要在接收端能識別每個字符從哪位開始，這就是字符定時。異步傳輸把每個字符看做一個獨立的信息，在每個字符起始處同步，但各個字符之間的間隔時間是可以變化的，由于發送器和接收器近似于同一頻率的兩個時鐘（要兩個時鐘頻率嚴格完全相同是不可能的）能夠在同一段短時間內保持同步，就可以用字符起始處同步的時鐘來采樣各字符中的各位，而不需要每位都嚴格的同步。同步傳輸則是把許多字符組織成一個數據塊（即幀），除在數據塊的起始處同步外，還要在后邊維持固定的時鐘，實際上是發送端通過某種技術將時鐘混合到數據中一起發送出來，而接收端又從輸入數據分離出時鐘來。該時鐘不但用來定時字符內的各位，也用來定時字符本身。可見，同步和異步主要區別在字符之間，同步是指連續傳送的字符之間是同步的，而異步則指字符之間不是同步的。同步傳輸由于接收器能從輸入數據中分離出時鐘，實現起來較復雜。但是由于同步傳輸是許多字符組成一個數據塊發送的，它能夠有效地利用信道，也便于實現差錯和其它更強的控制功能。

一、異步傳輸方式

異步（Asynchronous）傳輸方式指收發兩端各自有相互獨立的位定時時鐘，數據的傳輸速率是雙方約定的，收方利用數據本身來進行同步的傳輸方式，一般是起止式同步方式。這種方式以字（一般為8比特）為單位進行傳送，在需傳送的字符前設置1比特的零電平作為起始位，預告待傳送字符即將開始；同時在字符之后，設置1~2比特高電平作為終止位，以表示該字符傳送結束。該終止位的電平也表示平時不進行通信的狀態（即處于“閑”時狀態），如圖1所示。在異步方式中，不傳送字符時，并不要求收發時鐘“同步”，但在傳送字符時，要求收發時鐘在每一字符中的每一位上“同步”。

圖1：異步傳輸方式

那么在這一通信過程中，是怎樣進行同步的呢？當從長“1”的“閑”狀態轉到零電平的起始位狀態時，接收端串口電路將檢測出極性狀態的改變，并利用這種極性的變化來啟動串口電路的接收時鐘。串口電路首先在起始位的中間進行取樣判決。若是高電平“1”，則認為是噪聲干擾而不是起始位；若是零電平，則以此為起始時刻，按照雙方預定的速率為時間間隔，對起始位之后的各位進行取樣判決，至終止位結束。若終止位判決為“0”時，則“幀出錯”，該字無效，從而實現收發時鐘同步。接收端收到正確的終止位后，就將定時器復位，準備接收下一個字符。

從圖1中還可以看出：

① 在起始位和終止位之間為信息位和校驗位，各信息位及校驗位所占的時間相等；

② 各字之間的間隔可以是任意的；若只有終止位，則表明連續發送，否則是人工按鍵發送；

③ 收發雙方的時鐘是存在誤差的，一般石英晶體的時鐘精度在10^-4~l0^-5。在一個字的范圍內，從起始位到終止位，數據長度很短，時鐘的誤差可以忽略不計，因而僅以一字為單位，也就不存在累計誤差了；

④ 起始位為1位零電平，終止位可選1、1.5、2位高電平，起止位之間“夾住”的是信息位和校驗位，可取5、6、7、8位。其中以8位居多。校驗方式通常取偶校驗。

異步傳輸方式的特點是收發雙方有各自獨立的時鐘，從宏觀上看無需雙方時鐘的同步；而從微觀上看收方時鐘的判決時刻取自于接收起始位的沿變化，字符同步也借此可得。異步傳輸方式實現簡單，但是由于增加了起位和止位，影響了傳輸效率。

二、同步傳輸方式

同步（Synchronous）傳輸方式，是相對于異步傳輸方式而談的，是針對時鐘的同步，即指收發雙方采用了統一時鐘的傳輸方式。至于統一時鐘信號的來源，或是雙方有一條時鐘信號的信道，或是利用獨立同步信號來提取時鐘。

在同步傳輸方式中，是以固定的時鐘節拍來傳輸信號的，即有恒定的傳輸速率。在串行數據流中，各個信號碼元之間相對位置都是固定的，接收方為了從收到的數據流中正確地區分出一個個信號碼元，首先必須建立起準確的時鐘信號，即位同步，也就是要求收發兩方具有一個同步（同頻同相）時鐘，從而滿足收發雙方同步工作。如是，同步傳輸方式中的雙方設備，或是雙方之間的信道就比較復雜了。但與異步方式來比，同步方式沒有起止位，所以傳輸效率較高。

但有了位定時的同步后，只是能夠識別某一位，為了進一步識別“某一句”，即某一幀或某一數據塊，一般還要采用幀或群同步的手法。一種典型的幀同步方法是同步字方式。

在采用這種同步方式進行傳輸時，為了通知接收端開始接收數據，還需在每次傳輸信息之前先發送特殊的同步字符（記為SYN）。在平時不傳信息時，在線路上傳送的是“1”，當接收端搜索到SYN時，就開始接收數據塊信息。發送端在發完數據塊報文之后，若無新的報文，則一直發送SYN字符。考慮到數據的透明性，同步字還可以設定為兩個：SYN 1和SYN2。如圖2所示。一般在同步字后會有幀長等控制信息，這需要由通信協議來規范。

圖2：同步字方式結構

應該指出，同步字方式還可以采用數據本身的“自同步”時鐘方式。這時類似異步傳輸方式，收發兩端各有一個位定時時鐘。另外信息幀中還有該數據塊的長度n。當表示“閑”狀態的“1”發生極性變化，即下降沿出現時，處于搜索狀態的收端串口電路開始逐位接收并搜索同步字；在搜索到SYN1和SYN2后，就退出搜索方式，繼而開始接收數據塊（長度為n)信息；當長度為n的數據塊接收完畢后，接收方則復位并再次進入同步字搜索狀態，以便接收下一批的數據塊。而塊長n則取決于收發雙方時鐘的相對誤差。BP機中POCSAG碼的同步方式就類似于這種同步字方式。

由上可見，同步傳輸方式可采用同步字的幀同步方式，而同步字方式則不一定屬于同步傳輸方式范疇，有時也可以屬于異步傳輸方式。

總之，異步傳輸方式簡單、可靠，但所需的通信額外開銷較大。以異步傳輸方式傳輸ASCII碼為例，傳輸8位ASCII碼至少需1位起始位和1位停止位，即通信額外開銷占20%以上。故這種方式廣泛應用于點對點的傳輸速率較低的通信系統。而同步傳輸方式雖然也需要額外開銷（SYN），但所占比重相對于異步傳輸方式小得多，因此主要用于要求速率較高的通信系統和數據通信網。