Come mostrato al § 15.1.1 il segnale dati deve essere campionato al ricevitore con cadenza pari alla frequenza di simbolo f_s il più possibile in prossimità del centro dell’intervallo di simbolo, in modo da contrastare gli effetti della limitazione di banda (vedi fig. 15.7) e dell’isi (§ 15.2.2.2); per questo motivo occorre che il temporizzatore mostrato in fig. 15.1 determini gli istanti di campionamento più idonei, effettuando la sincronizzazione di simbolo [800]   [800] In alternativa al recupero del sincronismo da parte del ricevitore, l’informazione di temporizzazione può essere trasmessa su di una diversa linea, come avviene nel caso di dispositivi ospitati su di una stessa motherboard.. Le diverse scelte per l’onda elementare g(t) discusse al § 15.2.1, determinano differenti gradi di “difficoltà” nel conseguimento di tale obiettivo.

Viene adottata, ad esempio, nel caso di un terminale stupido [803]   [803] Un dumb terminal non ha capacità di calcolo, e provvede solo alla visualizzazione di informazioni testuali. Fino agli anni ’70, è stato l’unico meccanismo di interazione (comunque migliore delle schede perforate !!!) con un computer. Per lungo tempo ogni computer disponeva di interfacce seriali rs-232 che possono funzionare sia in modalità asincrona che sincrona, oggi soppiantate dalle prese usb. collegato ad un computer centrale: la trasmissione in questo caso avviene in modo discontinuo, ossia quando l’operatore digita sui tasti del terminale, e per questo la modalità di trasmissione è indicata come asincrona. In tal caso, la linea di comunicazione permane abitualmente in uno stato di libero (idle), contraddistinta da uno stato di tensione positiva, indicato anche come stato mark [804]   [804] In tal caso la linea “.. is marking time” (sta marcando il tempo)..

Il ricevitore dispone di un orologio interno operante ad un ritmo R_xC (R_xClock) multiplo di quello di trasmissione ovvero R_xC = N ⋅ T_xC, che decrementa un contatore, il quale viene inizializzato con il valore N ⁄ 2 in corrispondenza del fronte di discesa del bit di start. [806]   [806] Per accorgersi di questa e delle altre transizioni, il ricevitore può ad esempio sfruttare un circuito che approssimi l’operazione di derivata, di cui constatare il superamento di una soglia.. Il contatore quindi si azzera dopo ^NR_xC⁄₂ periodi di R_xC, ovvero a metà del bit di start, determinando l’istante in cui campionare il segnale da parte del decisore, l’esito della cui decisione viene accodato in un registro di ricezione.

I caratteri trasmessi possono far parte di messaggi più estesi, come ad esempio i paragrafi di un file di testo. Per questo motivo, può essere necessario inserire dei caratteri speciali tra quelli trasmessi, con lo scopo di delimitare i gruppi di caratteri che appartengono ad uno stesso messaggio. Se le diverse parole da trasmettere non sono tutte quelle possibili in base alla lunghezza di parola adottata [807]   [807] Una parola di M bit descrive uno spazio di 2^M diversi elementi. Se le parole trasmissibili non sono tutte le 2^M possibili, alcune di queste (che non compariranno mai all’interno del messaggio) possono essere usate per la sua delimitazione., la delimitazione può essere attuata mediante l’uso di caratteri speciali (di controllo) che non compaiono nel messaggio, come ad esempio i caratteri stx (Start of Text) e etx (End of Text) dell’insieme ascii (pag. 1), come mostrato in figura.

La trasmissione dei bit di start e di stop necessaria per effettuare una trasmissione asincrona è fonte di inefficienza, e per questo a velocità più elevate si preferisce non inframmezzare i dati da trasmettere con delimitatori aggiuntivi. Ciò comporta l’esigenza di adottare in ricezione soluzioni apposite per individuare gli istanti di decisione corretti, e quindi conseguire il sincronismo di simbolo. Il successivo sincronismo di parola si basa in generale sull’uso di parole di lunghezza costante, mentre quello di trama prevede due possibili soluzioni, l’una orientata al carattere, e l’altra al bit.

La figura 15.54-a mostra uno schema idoneo ad estrarre la temporizzazione RxC dal segnale ricevuto, basata sull’uso di un circuito dpll (Digital Phase Locked Loop), il cui funzionamento richiede la presenza di transizioni nel segnale ricevuto. Analogamente allo schema già analizzato nel caso di trasmissione asincrona, un orologio locale opera ad una frequenza N volte più elevata di quella nominale, e il dpll (fig. 15.54-b) ne divide l’orologio per N, fornendo il segnale RxC necessario al decisore per individuare gli istanti posti al centro di un intervallo di simbolo. La divisione per N è realizzata all’interno del dpll mediante un contatore all’indietro, che al suo azzeramento produce il segnale RxC di sincronismo, e la ricarica del contatore con la costante N. Nel caso in cui si verifichi uno slittamento di fase tra il segnale ricevuto e l’orologio locale, questo può essere rilevato osservando che la transizione (quando presente) nel segnale non ricorre nella posizione presunta, ossia a metà del conteggio, ma in anticipo od in ritardo (fig. 15.54-c). In tal caso, il contatore che realizza la divisione viene inizializzato con un numero rispettivamente minore o maggiore di N, in modo che il successivo impulso di sincronismo RxC risulti spostato verso il centro del periodo di simbolo [809]   [809] In termini generali, questo circuito è assimilabile ad un circuito di controllo, in quanto il suo principio di funzionamento si basa sul tentativo di azzerare una grandezza di errore. Infatti, la sincronizzazione dell’orologio del decisore di ricezione con il periodo di simbolo del segnale ricevuto avviene effettuando un confronto tra la velocità dell’orologio locale ed un ritmo presente nel segnale in arrivo: questo segnale di errore alimenta quindi un circuito di controreazione, che mantiene il clock locale al passo con quello dei dati in arrivo. Un diverso caso particolare di questo stesso principio è analizzato al § 16.11.1, ed anche ai § 12.2.2.2 e 12.3.2.1 a proposito del pll..

Distinguiamo due casi.

La trasmissione orientata al carattere è usata principalmente nel caso di contenuti testuali, come per i file ascii. In assenza dei bit di start e di stop, la sincronizzazione di carattere è ottenuta per mezzo della trasmissione, prima dei dati veri e propri, di una sequenza di caratteri syn (Synchronous Idle), che permette sia di conseguire (o mantenere) il sincronismo di bit, che di consentire l’individuazione dei confini di carattere, e quindi il sincronismo di carattere.

Questa tecnica viene preferita sia nel caso in cui i dati da trasmettere non siano organizzati in caratteri, sia per ridurre l’inefficienza legata all’uso di caratteri di controllo aggiuntivi, nonché per evitare la dipendenza da quei particolari caratteri, così da trasportare l’informazione in modo più universale e trasparente. Nella trasmissione orientata al bit, la sincronizzazione di bit e di trama non impiega i caratteri syn e stx, bensì degli idle bytes 01111111 nei periodi di inattività, e dei flag byte 01111110 per indicare sia l’inizio che la fine di una trama.