单工、半双工和全双工详解

RS232接口，作为一种经典的通讯协议，曾广泛应用于近距离、低速率的点对点通讯。然而，其最大传输距离仅限于30-60米，且由于信号线与地电压的参考方式，长距离传输后可能出现的电压偏差会导致通讯错误或速率下降。

相较之下，RS485/422接口采用了更为先进的双绞线传输方式，通过电压差来编码数字信号。例如，在RS485中，双绞线的一根被标为A(正)，另一根为B(负)。当A为正电压(通常为+5V)，B为负电压(通常为0)时，表示信号“1”;反之，则表示信号“0”。这种设计使得RS485/422的通讯距离可达1200米，且传输速率高达2.5MB/s。

尽管RS422与RS485遵循相同的通讯协议，但它们在传输方式上有所不同。RS422采用两根双绞线，支持数据的同时双向传输(全双工模式)，而RS485则使用一根双绞线，输入输出信号不能同时进行(半双工模式)。此外，RS485还特别适用于多点通讯，一条信号线上可连接多个设备，通常采用主/从结构进行数据传输。

单工、半双工和全双工的定义

1、如果在通信过程的任意时刻，信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工。

2、如果在任意时刻，信息既可由A传到B，又能由B传A，但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输。

3、如果在任意时刻，线路上存在A到B和B到A的双向信号传输，则称为全双工。

电话线就是二线全双工信道。由于采用了回波抵消技术，双向的传输信号不致混淆不清。双工信道有时也将收、发信道分开，采用分离的线路或频带传输相反方向的信号，如回线传输。

‌单工、半双工和全双工的定义如下‌：

‌单工(Simplex)‌：单工模式的数据传输是单向的。通信双方中，一方固定为发送端，另一方则固定为接收端。信息只能沿一个方向传输，通常使用一根传输线。单工通信的典型应用包括广播和遥控器，其中发送端无法接收数据‌12。

‌半双工(Half-Duplex)‌：半双工模式允许数据在两个方向上传输，但同一时刻只能单向传输。这意味着在通信过程的任意时刻，信息可以由A传到B，也可以由B传到A，但任意时刻只有一个方向上的传输是活跃的。半双工通信的典型应用包括对讲机，一方说话时另一方需保持沉默‌12。

‌全双工(Full-Duplex)‌：全双工模式允许数据在两个方向上同时传输，相当于两个单工通信方式的结合。通信双方在同一时刻都能进行发送和接收，通常需要两条独立的信道或通过技术手段分割信道(如频分复用)。全双工通信的典型应用包括电话和网络通信‌12。

半双工通信

半双工通信允许数据在两个方向上传输，但任意时刻，数据仅能在其中一个方向上传输。它实质上是一种单工通信，其中传输方向会在需要时进行切换。想象一下对讲机，对讲机的一方能发送信号给另一方，而另一方也能发送信号，但这两个过程并非同时进行。双方必须交替进行发送和接收，否则通信将无法进行。同时，如果双方都处于发送或接收状态，通信也将中断。

在计算机主机与显示终端的连接中，若采用半双工方式，输入和输出过程会共享同一通路。例如，当从键盘输入字符时，这些字符会先被发送到主机，同时也在终端上显示出来。这种方式避免了接收和发送过程的同时进行，确保了通信的顺畅。

全双工通信

全双工数据通信允许数据在两个方向上同时传输。这意味着全双工通信结合了两个单工通信的特点，它要求发送和接收设备都具备独立的发送和接收能力。与半双工相比，全双工通信提供了更进一步的连接方式。在全双工通信中，当A向B发送信号时，B也可以同时向A发送信号。这种模式在电话通信中非常常见，其中双方可以同时进行语音交流。

此外，网卡的全双工功能意味着它可以在发送数据的同时接收数据，两者并行处理。几乎所有的网卡都支持全双工通信。对于全双工以太网，IEEE制定了802.3x全双工/流控制标准，该标准详细规定了全双工模式下的流控制机制。

半双工与全双工区别

半双工传输模式通常采用载波侦听多路访问/冲突检验机制。在传统的共享型局域网中，这种模式是常见的，但线路上容易发生传输冲突。与集线器相连的节点，即多个节点共享至交换机端口的连接，必须采用半双工模式，因为它们需要进行冲突检验，类似于单车道桥梁的工作方式。

相比之下，全双工传输模式则适用于点到点以太网连接和快速以太网连接，且不会发生冲突。这是因为它们利用双绞线中的两条不同线路进行传输，类似于双车道桥梁的通行能力。