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—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术1第四章计算机控制系统中的数据通信技术DataCommunicationTechnologyofComputerControlSystem—计算机控制系统——计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术2本章主要内容•数据通信的基础知识•数据通信设备•数据通信中的检错与纠错—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术3第一节Unit1数据通信的基础知识BasisofDataCommunication—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术4本节主要内容•数据通信概述•数据的传输方式•多路复用技术—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术54-1-1数据通信概述（1）•通信系统模型–任何一个通信系统都可以借助如图所示的通信系统模型来抽象地进行描述。噪声N(t)输出数据d’或信号d’(t)信息源发信机传输媒介噪声源收信机受信者通信系统模型示意框图输入数据d或信号d(t)发送信号s(t)接收信号r(t)—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术64-1-1数据通信概述（2）•通信传输的信息–语音、图像、文字、数据等•信息的类别–连续信息–信息的状态随时间而连续变化–离散信息•信息的状态是可列的或是离散的•通信中的两种基本传输信号–模拟信号和数字信号—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术74-1-1数据通信概述（3）•模拟通信–以模拟信号作为载体来传输信息•数字通信–以数字信号作为载体来传输信息称为数字通信•数据通信–若信息源产生的是数据，则整个通信过程称为数据通信。（a）模拟信号tu01001（b）数字信号tu传输信号示意图—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术84-1-1数据通信概述（4）•数据编码–在通信系统中，为实现正常通信，要对二进制码和字符的对应关系作一个统一的规定，这种规定即称为编码。–控制字符–美国信息交换标准码ASCII码–扩展ASCII码—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术94-1-1数据通信概述（5）•调制–将数据信号转换成能在模拟信道上传输的模拟信号–振幅调制ASK(AmplitudeShiftKeying）•用原始脉冲信号去控制载波的振幅变化–频率调制FSK(FrequencyShiftKeying)•用原始脉冲信号去控制载波的频率变化–相位调制PSK(PhaseShiftKeying）•用原始脉冲信号去控制载波的相位变化—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术104-1-1数据通信概述（6）•三种调制信号示意图11110000原始信号（a）调幅（b）调频（c）调频（d）调相（e）调相—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术114-1-2数据传输方式（1）•基带传输与频带传输–基带是指电信号所固有的频带，直接将这些电脉冲信号进行传输，就称为基带传输，它不适合远距离传输–先进行调制使其频率变窄，再传输，则称为频带传输•串行传输与并行传输–数据在一个信道上按位依次传输的方式称为串行传输–数据在多个信道上同时传输的方式称为并行传输—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术124-1-2数据传输方式（2）•串行传输中，接收端必须知道–波特率（单位：位/秒）、字符同步、帧（或块）同步•同步传输–发送端一边发送数据位，一边发送同步时钟，接收端根据发送端发送来的同步时钟接收数据位，即发送端与接收端的两个时钟是同步的•异步传输–发送端仅发送数据位，而不发送同步时钟，接收端根据双方事先约定的时间（波特率）进行接收，即发送时钟与接收时钟不同步—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术134-1-2数据传输方式（3）•同步传输的优缺点–传输效率高，字符传输中不需要加起始位和停止位，其缺点是需增加一根时钟传输线•异步传输的优缺点–不需要时钟传输线，但字符传输中需要加起始位和停止位，因而传输效率较低—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术144-1-2数据传输方式（4）•帧传输（必须采用ASCII码传输）–将要传输的信息（数据）组成一个包–首先发送数个同步字符（SYN）–随后开始发送帧起始字符（STX）–紧接着发送数据–最后发送帧结束字符（ETX）•采用帧传输的优缺点–传输速率高，占用CPU时间少，数据可靠；–缺点是要将原码转化成ASCII码，效率下降了一半—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术154-1-2数据传输方式（5）•传输速率•单位时间内传送的信息量,–调制速率•单位时间内所能调制的调制次数,单位是波特–数据信号速率•单位时间内通过信道的信息量，单位是比特/秒–数据传输速率•单位时间内传送的数据量,单位常用字符/分表示—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术164-1-2数据传输方式（6）•多路复用技术–把多路信号用一条信道进行传输，以提高效率•频分多路复用–把信道的频谱分割成若干个互不重叠的小频段，每条小频段都可以看作是一条子信道•时分多路复用–信道的传输时间分割成许多时间段，–这种方法接收端与发送端的时序必须严格同步—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术17第二节Unit2数据通讯设备EquipmentofDataCommunication—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术18本节主要内容•通信适配器•RS-232标准•调制解调器•RS-449、RS-422、RS-423及RS-485标准•通信介质（媒质）—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术194-2-1通讯适配器（1）•串行通讯与并行通讯•串行异步通讯是目前最常用的通讯方式•串行异步通讯接口标准•通讯适配器–将计算机内的并行数据转换成串行数据的一种智能型电路—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术204-2-1通讯适配器（2）•异步通讯适配器–由地址译码电路，8250异步通讯器件，EIA接收、发送器件，晶振电路和25针或9针D型插头组成–异步通讯适配器有自己独立的时钟（晶振），发送和接收数据都根据自己的时钟，以及协议进行。这样可以节省时钟联接线，降低硬件成本—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术214-2-1通讯适配器（3）•异步通讯适配器原理框图地址总线PC总线8250异步通讯器件25针或9针D型插头地址译码EIA接收发送器件晶体电路芯片选择数据总线中断请求信号—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术224-2-1通讯适配器（4）•同步通讯适配器–也是完成二进制数据串、并相互转换的设备•同步通讯适配器间的数据流是连续且同步的•两个异步通讯适配器间的数据流是不连续的，而是一个字符一个字符地进行同步的•同步通讯适配器有两类最常用的协议，即SDLC（同步数据链路控制）和BSC（二进制同步通讯）—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术234-2-1通讯适配器（5）•多协议适配器–为满足实际应用中，可能需要用不同的协议实现计算机之间、计算机与外设之间的通讯–许多制造商提供了在单个扩展板上的异步通讯，同步通讯等的多协议适配器–此外还有多种电气特性的通讯适配器，由用户要求选择其中的一种进行数据通讯—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术244-2-2RS-232标准•RS-232标准–用于数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间的串行数据通讯•数据终端设备–数据通讯中的端末设备，如计算机或终端•数据通讯设备–指信号交换和发送设备，如波形变换器、基带传输器及调制解调器等—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术254-2-2RS-232标准的功能特性（1）•功能特性描述了其接口引线所代表的功能，分为数据功能和控制功能•RS-232标准的主要引线功能有5类（详见表2-1）•地线引线1是保护地，引线7(GND)为信号地•发送数据（TXD）引线2•接收数据（RXD）引线3•控制信号（对数据的接收和发送起着控制作用）•调制解调器状态信号—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术264-2-2RS-232标准的功能特性（2）•控制信号–请求发送（RTS）引线4–清除发送（CTS）引线5–DTE准备就绪（DTR）引线20–数据设备准备就绪（DSR）引线6•调制解调器状态信号–振铃指示（RI）引线22–载波检测（CD）引线8RI和CD信号是专为电话网而设计，只在进行远程通信时才需要—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术274-2-2RS-232标准的电气特性（1）•电气特性主要体现在电气连接方式、电气参数及通信速率等方面•电气连接方式（EIARS-232C及CCITT建议的方式）•特点：非平衡的连接方式、公用地线信号地EIA电平TTL电平TTL电平发送器接收器—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术284-2-2RS-232标准的电气特性（2）•电气参数–引线信号状态（必须是以下三种之一）•SPACE/MARK（空号/传号）•ON/OFF（通/断）•逻辑0/逻辑1–引线逻辑电平（采用负逻辑）•-3～-15V表示逻辑1；用+3～+15V表示逻辑0•在发送端，其逻辑电平分别为：+5～+15V表示逻辑0；-5～-15V表示逻辑1—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术294-2-2RS-232标准的电气特性（3）•其它电气参数–旁路电容RS-232C终端一侧的旁路电容C小于2500PF–开路电压RS-232C的开路电压不能超过25V–短路抑制性能•通信速率–最高通信速率为115200bps–通信距离应小于15米—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术304-2-2RS-232标准的机械特性•采用标准25芯连接器，称为DB25•IBM-PC及其兼容机基本上都使用了9芯连接器（DB9）–接口引线见如表4-3所示•RS-232C的缺点–数据传输速率慢、通讯距离短、未规定标准的连接器、接口处各信号间易产生串扰等—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术314-2-2RS-232的常用连接方法（1）•计算机和调制解调器的连接–实现了计算机远程通信的物理层标准，在链路层及更高层协议的作用下，就可以实现计算机间的数据通信。RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTRRI23456782022调制解调器23456782022计算机RS-232C典型连接图—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术324-2-2RS-232的常用连接方法（2）•远程通信示意图•远程通信过程–呼叫建立阶段（RI、RTS、CTS、DSR）–数据传输阶段（双工、半双工，RTS、CTS）–拆线阶段（RTS=OFF，CTS=OFF）RS-232C远程通信示意图计算机或终端设备计算机或终端设备调制解调器调制解调器公用电话网—计算机控制系统—2019/12/17第四章计算机控制系统中的数据通信技术334-2-2RS-232的常用连接方法（3）•“空”调制解调器连接方式–将两台计算机直接连接，实现快速数据通讯–让通信