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数字通信基础介绍数字通信基础介绍报告人：吴德敏报告人：吴德敏内容目录内容目录1.1.协议的定义协议的定义2.2.串、并行通信的区别串、并行通信的区别3.3.同、异步通信区别同、异步通信区别4.4.单工、半双工、全双工的区别单工、半双工、全双工的区别5.5.波特率比特率的区别波特率比特率的区别1.11.1协议的定义协议的定义协议是通信双方为了实现通信而设计的协议是通信双方为了实现通信而设计的约定约定或通话或通话规则规则。。1.21.2协议与标准的区别协议与标准的区别““协议协议””protocolprotocol；；““标准标准””standardstandard。。协议协议是几家达成的共识。是几家达成的共识。标准标准是整个行业或国家形成是整个行业或国家形成的共识的共识,,并且通过国家某种形式发布并且通过国家某种形式发布,,有强制性。有强制性。我们常用的协议一般都得到了行业和专业组织或者标我们常用的协议一般都得到了行业和专业组织或者标准化组织的认可准化组织的认可,,那么就成为了一个那么就成为了一个““行业标准行业标准””。。所以，在通信方面可以认为协议就是一种行业标准，所以，在通信方面可以认为协议就是一种行业标准，不用刻意区别二者。不用刻意区别二者。2.2.串、并行通信的区别串、并行通信的区别2.12.1并行通信介绍并行通信介绍并行并行通信传输中有通信传输中有多个数多个数据位据位，，同时在两个设备之同时在两个设备之间传输间传输。发送设备将这些。发送设备将这些数据位通过对应的数据线数据位通过对应的数据线传送给接收设备，还可附传送给接收设备，还可附加一位数据校验位。加一位数据校验位。接收设备可同时接收到这接收设备可同时接收到这些数据，些数据，不需要做任何变不需要做任何变换就可直接使用换就可直接使用。。并行方式主要用于近距离并行方式主要用于近距离通信。计算机内的总线结通信。计算机内的总线结构就是并行通信的例子。构就是并行通信的例子。并行接口，简称并口，也并行接口，简称并口，也就是就是LPTLPT接口接口。。ParallelCommunication2.22.2并行通信特点并行通信特点传输速度快传输速度快::一位（比特）一位（比特）时间内可传输一个字符，时间内可传输一个字符，标准并口的数据传输率为标准并口的数据传输率为1Mbps1Mbps；；通信成本高通信成本高::每位传输要求每位传输要求一个单独的信道支持；因一个单独的信道支持；因此如果一个字符包含此如果一个字符包含88个个二进制位，则并行传输要二进制位，则并行传输要求求88个独立的信道的支个独立的信道的支持；持；不支持长距离传输不支持长距离传输::由于信由于信道之间的电容感应，远距道之间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低。离传输时，可靠性较低。ParallelCommunication2.32.3串行通信介绍串行通信介绍串行串行数据传输时，数据是数据传输时，数据是一位一位一位一位地在通信线上传地在通信线上传输的。输的。先由具有几位总线的计算先由具有几位总线的计算机内的发送设备，将几位机内的发送设备，将几位并行数据经并行数据经并并----串转换串转换硬硬件转换成串行方式，件转换成串行方式，再逐位经传输线到达接收再逐位经传输线到达接收站的设备中，并在接收端站的设备中，并在接收端将数据从将数据从串行方式重新转串行方式重新转换成并行方式换成并行方式，以供接收，以供接收方使用。方使用。串行接口，简称串口，也串行接口，简称串口，也就是就是COMCOM接口接口。。SerialCommunication2.42.4串行通信特点串行通信特点传输速度较低传输速度较低：一次一：一次一位；数据传输率是位；数据传输率是115kbps115kbps～～230kbps230kbps，，并口的并口的1/81/8。。通信成本也较低通信成本也较低：只需一：只需一个信道；个信道；支持长距离传输支持长距离传输：目前计：目前计算机网络中所用的传输方算机网络中所用的传输方式均为串行传输。式均为串行传输。SerialCommunication2.52.5本节小结本节小结通俗地讲，通俗地讲，并行传输并行传输的通路犹如一条多车道的宽阔大道，的通路犹如一条多车道的宽阔大道，而而串行传输串行传输则是仅能允许一辆汽车通过的乡间公路。则是仅能允许一辆汽车通过的乡间公路。从原理来看，从原理来看，并行传输并行传输方式其实优于串行传输方式。方式其实优于串行传输方式。从技术发展的情况来看，从技术发展的情况来看，串行传输串行传输方式大有彻底取代并行方式大有彻底取代并行传输方式的势头，传输方式的势头，USBUSB取代取代IEEE1284IEEE1284，，SATASATA取代取代PATAPATA，，PCIExpressPCIExpress取代取代PCIPCI…………主要由于其主要由于其通信成本低，支持长通信成本低，支持长距离传输距离传输。。3.3.同、异步通信区别同、异步通信区别串行通信可以分为同步通信和异步通信两类。3.13.1异步通信介绍异步通信介绍““异步通信异步通信””是一种很常用的通信方式。异步通信是指通信是一种很常用的通信方式。异步通信是指通信中两个字符之间的中两个字符之间的时间间隔时间间隔是是不固定不固定的，的，而在一个字符内而在一个字符内各位的时间间隔是固定的各位的时间间隔是固定的。。异步通行中有两个比较重要的指标：异步通行中有两个比较重要的指标：字符帧格式字符帧格式和和波特率波特率。。数据通常以字符或者字节为单位组成数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧字符帧传送。传送。字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送收。发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个和接收，这两个时钟源彼此独立时钟源彼此独立，互不同步。，互不同步。Asynchronous3.23.2异步通信方式异步通信方式串行异步串行异步通信方式通信方式是以是以字符字符为单位进行传输的，异步通为单位进行传输的，异步通信所采用的数据格式是以一组可变信所采用的数据格式是以一组可变““位数位数””的数组成的。第一的数组成的。第一位称位称起始位起始位，它的宽度为，它的宽度为1bit1bit，低电平；接着传送一个，低电平；接着传送一个数据数据55～～8bit8bit，以高电平为，以高电平为““11””，低电平，低电平为为““00””；在传输时，按低；在传输时，按低位在前，高位在后的顺序传送。也可有一位奇偶位在前，高位在后的顺序传送。也可有一位奇偶校验位校验位；后；后是停止位，宽度可以是是停止位，宽度可以是1bit1bit、、1.5bit1.5bit或或2bit2bit，在两个数据位，在两个数据位之间可有空闲位。之间可有空闲位。3.33.3同步通信介绍同步通信介绍“同步通信”是一种连续串行传送数据的通信方式，通信双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频率。同步通信把许多字符组成一个信息组，或称为信息帧，每帧的开始用同步字符来指示。由于发送和接收的双方采用同一时钟，所以在传送数据的同时还要传送时钟信号，以便接收方可以用时钟信号来确定每个信息位。同步通信传送信息的位数几乎不受限制，通常一次通信传的数据有几十到几千个字节，通信效率较高。但它要求在通信中保持精确的同步时钟，所以其发送器和接收器比较复杂，成本也较高，一般用于传送速率要求较高的场合。Synchronous3.43.4同步通信方式同步通信方式同步通信方式在每个数据前后不加起始位和停止位，而是将数据顺序连接起来，以一个数据块为传输单位，每个数据块附加一个或二个同步字符，最后以校验字符结束同步通信速率很高，因此适用于传送信息量大，要求传送速率很高的系统中。从以上叙述可以看出，在异步通信中，每接收一个字符，接收方都要重新与发送主同步一次，所以接收端的同步时钟信号并不需要严格地与发送方同步，只要它们在一个字符的传输时间范围内能保持同步即可，这意味着随时钟信号漂移的要求要比同步信号低得多，硬件成本也要低的多，但是异步传送一个字符，要增加大约20％的附加信息位，所以传送效率比较低。异步通信方式简单可靠，也容易实现，故广泛地应用于各种微型机系统中3.53.5本节小结本节小结4.4.单工、半双工、全双工的区别单工、半双工、全双工的区别串行串行数据通信根据收发双方信息交换的数据通信根据收发双方信息交换的方向性方向性可分为：可分为：单工单工(Simplex)(Simplex)、、半双工半双工(HalfDuplex)(HalfDuplex)和和全双工全双工(Full(FullDuplex)Duplex)三种方式。三种方式。单工半双工全双工4.14.1单工通信方式单工通信方式单工单工通信使用一根导线，信号的发送方和接收方有明确的单工通信使用一根导线，信号的发送方和接收方有明确的方向性，即方向性，即方向只在一个方向上进行方向只在一个方向上进行。。例如：打印机、电视，广播。例如：打印机、电视，广播。信号从信号从AA到到BB，不能从，不能从BB到到AAAB4.24.2半双工通信方式半双工通信方式使用同一根传输线对数据进行接收和发送，数据可以在使用同一根传输线对数据进行接收和发送，数据可以在两两个方向上传送个方向上传送，但通信双方，但通信双方不可以同时发送不可以同时发送数据，这样的数据，这样的传输方式就是半双工制。采用半双工方式时，通信系统每传输方式就是半双工制。采用半双工方式时，通信系统每一端的发送器和接收器通过收一端的发送器和接收器通过收//发开关转接到通信线上，发开关转接到通信线上，进行方向的切换，这样会产生进行方向的切换，这样会产生时间延迟时间延迟。。例如：对讲机，在一个时刻只能有一方说话。例如：对讲机，在一个时刻只能有一方说话。信号分时信号分时从从AA到到BB，也可从，也可从BB到到AA，但不能同时进行传输。，但不能同时进行传输。半双工AB4.34.3全双工通信方式全双工通信方式数据的发送和接收分别由两根传输线传送，通信双方都能数据的发送和接收分别由两根传输线传送，通信双方都能在在同一时刻进行发送和接收同一时刻进行发送和接收操作。通信双方的每一端都设操作。通信双方的每一端都设置了发送器和接收器，能够置了发送器和接收器，能够同时控制数据在两个方向的传同时控制数据在两个方向的传送送。全双工方式无须进行方向的切换，。全双工方式无须进行方向的切换，避免了时间延迟避免了时间延迟。。这种方式要求通信双方均有发送器和接收器，并需要两根这种方式要求通信双方均有发送器和接收器，并需要两根数据线传送数据信号。数据线传送数据信号。例如：电话，双方可同时说话例如：电话，双方可同时说话。。信号分时信号分时从从AA到到BB，也可以从，也可以从BB到到AA，可以同时进行传输，可以同时进行传输。。全双工AB4.44.4本节小结本节小结在计算机网络中主要采用在计算机网络中主要采用双工双工方式；方式；其中：局域网采用其中：局域网采用半双工半双工方式，城域网和广域网采用方式，城域网和广域网采用全双全双工工方式。方式。5.5.波特率比特率的区别波特率比特率的区别在数字通信中的在数字通信中的波特率波特率与与比特率比特率是两个容易混淆的概念。是两个容易混淆的概念。5.15.1比特率介绍比特率介绍在数字信道中，在数字信道中，比特率比特率(BitRate)(BitRate)是数字信号的数据传输是数字信号的数据传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)(bit)数数来表示，又称来表示，又称码率码率、、数据带宽数据带宽。。其单位为每秒比特数其单位为每秒比特数bit/s(bps)bit/s(bps)、每秒千比特数、每秒千比特