数字通信中为什么需要时钟线

数字通信协议中为什么需要时钟线 (clock line)？

时钟脉冲：

时钟线能持续不断将逻辑级别脉冲至高位和低位，每次脉冲之间持续时间“tb”以脉冲宽度来表示，如下图所示。大多数情况下，此持续时间“tb”为常量，等于单个比特持续时间。因此，时钟线能够生成如下所示脉动波形。时钟周期的时间段即包含高位时间段和低位时间段的一个完整周期所耗用的时间。

 

通信系统分两种类型：其一有时钟线，称为同步通信系统，另一种则没有时钟线，称为异步通信系统。两者之间没有太大的区别

同步通信：

在同步类型的通信系统中，参与通信的器件必须生成时钟脉冲，并将其作为时钟源传给总线上的其他器件。

通常，生成时钟的器件称为主器件，它负责发起对话。由主器件发出的时钟脉冲供从属器件用于确定传入数据串流的每个比特的长度。

异步通信：

异步通信不需要任何时钟线。

在某些情况下，发送方和接收方商定预定义的时钟周期，并生成自己的时钟脉冲，用于从比特流中提取信息；或者发送方以固定频率发送数据，接收方则能够测量每个脉冲的持续时间，以确定每个比特的长度。

对于后一种方法而言，在发送方发出第一条信息（通常是 0x55 和 0xAA）前，器件无法确定固定的波特率（如上所述）。发射这种特殊数据的原因是，此数据中 0 和 1 交替出现，从而产生类似时钟脉冲的数据，这样接收器即可根据每个比特的长度来适当配置其系统，从而提取消息比特，以供后续构成比特流。

为什么需要时钟线？

显而易见，时钟线用于计算单个比特的持续时间，以供接收方用于在准确位置轮询管脚状态，这样接收方就能以可靠方式从串行线上提取数据。在单个比特的持续时间内，接收方轮询时钟线的次数不尽相同，可能只有一次，也可能无数次。每个比特仅一次采样并非提取消息的可靠方法，而采样过多也毫无必要。最合理的单个比特轮询次数是 3 次，这样不仅可以精确掌握管脚状态，也可以了解同步中存在的误差。

希望这篇文章在一定程度上对你有所帮助。