15級計控第二章

1、 數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展與計算機控制技術(shù)密切相關(guān)，是促數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展與計算機控制技術(shù)密切相關(guān)，是促 進計算機控制技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。因此，學(xué)習(xí)計算機進計算機控制技術(shù)發(fā)展的重要因素之一。因此，學(xué)習(xí)計算機 網(wǎng)絡(luò)，必然涉及許多關(guān)于數(shù)據(jù)通信的問題，數(shù)據(jù)通信的任務(wù)網(wǎng)絡(luò)，必然涉及許多關(guān)于數(shù)據(jù)通信的問題，數(shù)據(jù)通信的任務(wù) 是利用通信媒體傳輸信息。數(shù)據(jù)通信是兩實體間的數(shù)據(jù)傳輸是利用通信媒體傳輸信息。數(shù)據(jù)通信是兩實體間的數(shù)據(jù)傳輸 和交換，在計算機網(wǎng)絡(luò)中占有十分重要的地位，它是通過各和交換，在計算機網(wǎng)絡(luò)中占有十分重要的地位，它是通過各 種不同的方式和傳輸介質(zhì)，把處在不同地理位置的終端與主種不同的方式和傳輸介質(zhì)，

2、把處在不同地理位置的終端與主 計算機或計算機與計算機連接起來，從而完成數(shù)據(jù)傳輸、信計算機或計算機與計算機連接起來，從而完成數(shù)據(jù)傳輸、信 息交換和通信處理等任務(wù)。本章重點介紹與計算機控制有關(guān)息交換和通信處理等任務(wù)。本章重點介紹與計算機控制有關(guān) 的數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)傳輸方式、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和差的數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)傳輸方式、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和差 錯控制技術(shù)等內(nèi)容，主要是為后期的學(xué)習(xí)和實踐打好基礎(chǔ)。錯控制技術(shù)等內(nèi)容，主要是為后期的學(xué)習(xí)和實踐打好基礎(chǔ)。 第二章第二章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信技術(shù)基礎(chǔ) 2.1.1數(shù)據(jù)通信基本概念 1.數(shù)據(jù)、信息和信號數(shù)據(jù)、信息和信號 n數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是由數(shù)字、字符和符號等

3、組成，可以用來是由數(shù)字、字符和符號等組成，可以用來 描述任何概念和事物，是傳送信息的載體。描述任何概念和事物，是傳送信息的載體。 n信息信息則是數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容和解釋，有具體的意則是數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容和解釋，有具體的意 義。信息是數(shù)據(jù)經(jīng)過加工處理后得到的，即信義。信息是數(shù)據(jù)經(jīng)過加工處理后得到的，即信 息是按一定要求以一定格式組織起來的、具有息是按一定要求以一定格式組織起來的、具有 一定意義的數(shù)據(jù)。一定意義的數(shù)據(jù)。 n信號信號是數(shù)據(jù)的具體物理表示，具有確定的物理是數(shù)據(jù)的具體物理表示，具有確定的物理 描述，信號是數(shù)據(jù)的電編碼、電磁編碼或其它描述，信號是數(shù)據(jù)的電編碼、電磁編碼或其它 編碼等。信號可以分為模

4、擬信號和數(shù)字信號。編碼等。信號可以分為模擬信號和數(shù)字信號。 2.1 數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)通信概述 2.數(shù)字信號與模擬信號數(shù)字信號與模擬信號 n模擬信號：時間和幅值上模擬信號：時間和幅值上連續(xù)變化連續(xù)變化的信號的信號( (如電壓，如電壓， 溫度，速度溫度，速度) )。 n數(shù)字信號：時間和幅值上數(shù)字信號：時間和幅值上離散離散的信號的信號( (如如00,01,10,11 00,01,10,11 就是一組數(shù)字信號就是一組數(shù)字信號) )即當(dāng)數(shù)據(jù)采用離散的電信號方式即當(dāng)數(shù)據(jù)采用離散的電信號方式 表達時，這樣的數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)信號。表達時，這樣的數(shù)據(jù)就是數(shù)據(jù)信號。 2.1.1數(shù)據(jù)通信基本概念 n 簡單的通信模型簡單

5、的通信模型 通信系統(tǒng)的基本作用是在發(fā)送方通信系統(tǒng)的基本作用是在發(fā)送方(信源信源)和接收方和接收方(信信 宿宿)之間傳遞和交換信息。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組之間傳遞和交換信息。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組 成有三要素：成有三要素：信源信源、信宿信宿和和信道信道。 圖圖2-12-1簡單的數(shù)據(jù)通信模型簡單的數(shù)據(jù)通信模型 2.1.1數(shù)據(jù)通信基本概念 書圖書圖2.1將信號變換器將信號變換器 包含在信源和信道中包含在信源和信道中 3.信源、信宿（信源、信宿（P12） n信源就是信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的信源就是信息的發(fā)送端，是發(fā)出待傳送信息的 設(shè)備；設(shè)備； n信宿就是信息的接收端，是接收所傳送信息的信宿就是信息

6、的接收端，是接收所傳送信息的 設(shè)備。設(shè)備。 n大部分信源和信宿設(shè)備都是計算機或其他數(shù)據(jù)大部分信源和信宿設(shè)備都是計算機或其他數(shù)據(jù) 終端設(shè)備。終端設(shè)備。 2.1.1數(shù)據(jù)通信基本概念 4.信號變換器信號變換器 信號變換器的作用是將信源發(fā)出的信息變換成適信號變換器的作用是將信源發(fā)出的信息變換成適 合在信道上傳輸?shù)男盘?。合在信道上傳輸?shù)男盘枴?圖圖2-2 2-2 信號變換器的作用信號變換器的作用 2.1.1數(shù)據(jù)通信基本概念 4.信號變換器信號變換器 n對應(yīng)不同的信源和信宿，信號變換器有不同的組對應(yīng)不同的信源和信宿，信號變換器有不同的組 成和變換功能。發(fā)送端的信號變換器可以是編碼成和變換功能。發(fā)送端的信號

7、變換器可以是編碼 器或調(diào)制器，接收端的信號變換器相對應(yīng)的就是器或調(diào)制器，接收端的信號變換器相對應(yīng)的就是 譯碼器或解調(diào)器。譯碼器或解調(diào)器。 n編碼器的功能是把信源或其他設(shè)備輸入的信息作編碼器的功能是把信源或其他設(shè)備輸入的信息作 相應(yīng)的變換，使之成為適合在通信信道上傳輸?shù)南鄳?yīng)的變換，使之成為適合在通信信道上傳輸?shù)?信號。譯碼器的功能是在接收端完成編碼的反過信號。譯碼器的功能是在接收端完成編碼的反過 程。程。 2.1.1數(shù)據(jù)通信基本概念 n調(diào)制器的作用是把信源輸入的二進制脈沖信號變換調(diào)制器的作用是把信源輸入的二進制脈沖信號變換 ( (調(diào)制調(diào)制) )成模擬信號，以便在模擬信道上進行遠距離成模擬信號，以

8、便在模擬信道上進行遠距離 傳輸；解調(diào)器的作用是反調(diào)制，即把接收端接收的傳輸；解調(diào)器的作用是反調(diào)制，即把接收端接收的 模擬信號還原成二進制脈沖數(shù)字信號。由于網(wǎng)絡(luò)中模擬信號還原成二進制脈沖數(shù)字信號。由于網(wǎng)絡(luò)中 絕大多數(shù)信息都是雙向傳輸?shù)?，所以在大多?shù)情況絕大多數(shù)信息都是雙向傳輸?shù)模栽诖蠖鄶?shù)情況 下，信源也作為信宿，信宿也作為信源；編碼器也下，信源也作為信宿，信宿也作為信源；編碼器也 具有譯碼功能，譯碼器也應(yīng)能編碼，因此通稱編碼具有譯碼功能，譯碼器也應(yīng)能編碼，因此通稱編碼 譯碼器；同樣調(diào)制器也能解調(diào)，解調(diào)器也能調(diào)制，譯碼器；同樣調(diào)制器也能解調(diào)，解調(diào)器也能調(diào)制， 因此通稱為調(diào)制解調(diào)器。因此通稱為調(diào)

9、制解調(diào)器。 2.1.1數(shù)據(jù)通信基本概念 5.信道與帶寬信道與帶寬 n信道信道 n信道是傳送信息的線路。信道分為數(shù)字信道和模擬信信道是傳送信息的線路。信道分為數(shù)字信道和模擬信 道，通信雙方以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的傳輸信息的通道，道，通信雙方以傳輸介質(zhì)為基礎(chǔ)的傳輸信息的通道， 它是建立在通信線路及其附屬設(shè)備（如收發(fā)設(shè)備）上它是建立在通信線路及其附屬設(shè)備（如收發(fā)設(shè)備）上 的。的。 n帶寬帶寬 n信道的帶寬是指信道中能夠傳送的信號的頻率范圍。信道的帶寬是指信道中能夠傳送的信號的頻率范圍。 n為計算帶寬，需要從頻率范圍內(nèi)將最高頻率減去最低為計算帶寬，需要從頻率范圍內(nèi)將最高頻率減去最低 頻率。頻率。 2.1.1

10、數(shù)據(jù)通信基本概念 n通信的三個要素：通信的三個要素：信源信源、信宿信宿和和信道信道 噪聲噪聲 信源信源發(fā)送器發(fā)送器信道信道接收器接收器信宿信宿 源系統(tǒng)源系統(tǒng) 目的系統(tǒng)目的系統(tǒng) 任何信道都不是完美無缺的，因此會對傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生任何信道都不是完美無缺的，因此會對傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生 干擾，稱為干擾，稱為“噪聲噪聲”。 外界：閃電、串?dāng)_、電氣設(shè)備外界：閃電、串?dāng)_、電氣設(shè)備 內(nèi)部：介質(zhì)特性（衰減、延遲與頻率有關(guān)）內(nèi)部：介質(zhì)特性（衰減、延遲與頻率有關(guān)） 2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng) 輸入設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出設(shè)備 系統(tǒng)模型中各部分系統(tǒng)模型中各部分 的介紹見書的介紹見書P15P15 n信息和數(shù)據(jù)不能直接在信道上傳輸

11、信息和數(shù)據(jù)不能直接在信道上傳輸 n把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理把攜帶信息的數(shù)據(jù)用物理信號信號形式通過信道傳送到目的地形式通過信道傳送到目的地 1.1.信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的傳輸過程信息通過數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的傳輸過程 數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼調(diào)制調(diào)制解調(diào)解調(diào)數(shù)據(jù)解碼數(shù)據(jù)解碼 01000001A01000001A 信息信息數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信號信號在信道上傳輸在信道上傳輸信號信號數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息信息信道信道 編碼編碼(P13)：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)適合傳輸?shù)臄?shù)字信號適合傳輸?shù)臄?shù)字信號便于同步、識別、便于同步、識別、 糾錯糾錯 調(diào)制調(diào)制：數(shù)字信號：數(shù)字信號適合傳輸?shù)男问竭m合傳輸?shù)男问桨搭l率、幅度、相位按頻率、幅度、相位 解調(diào)解調(diào)：接收波形：

12、接收波形數(shù)字信號數(shù)字信號 解碼解碼：數(shù)字信號：數(shù)字信號原始數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù) 2.2.數(shù)據(jù)傳輸過程中的問題數(shù)據(jù)傳輸過程中的問題 n模擬信號傳輸過程中會有衰減和噪聲，衰減會使信號變?nèi)?，放模擬信號傳輸過程中會有衰減和噪聲，衰減會使信號變?nèi)?，?大后，噪聲也會增強，信號畸變。大后，噪聲也會增強，信號畸變。 n數(shù)字信號長距離傳輸也會衰減，使用中繼器比較容易恢復(fù)。數(shù)字信號長距離傳輸也會衰減，使用中繼器比較容易恢復(fù)。 例如：數(shù)字信號通過實際的信道例如：數(shù)字信號通過實際的信道 實際的信道實際的信道 （帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真） 輸入信號波形輸入信號波形輸出信號波形輸出信號波形

13、( (失真不嚴(yán)重失真不嚴(yán)重) ) 失真不嚴(yán)重失真不嚴(yán)重 輸入信號波形輸入信號波形 實際的信道實際的信道 （帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真） 輸出信號波形輸出信號波形 ( (失真嚴(yán)重失真嚴(yán)重) ) 失真嚴(yán)重失真嚴(yán)重 3.3.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要構(gòu)成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要構(gòu)成 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 通信通信 系統(tǒng)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 傳輸傳輸 系統(tǒng)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 處理處理 系統(tǒng)系統(tǒng) 傳輸線路傳輸線路 調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 多路復(fù)用器多路復(fù)用器(P14) 交換機交換機 終端設(shè)備終端設(shè)備 計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng) 2.1.3 數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo) n評價數(shù)據(jù)通信的好與壞有兩個標(biāo)準(zhǔn)：評價數(shù)據(jù)通信的

14、好與壞有兩個標(biāo)準(zhǔn)： n傳輸速度，傳輸質(zhì)量傳輸速度，傳輸質(zhì)量 n數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率 n比特比特(bit):即一個二進制位。即一個二進制位。 n比特率比特率:為每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)為每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)bps或或b/s。 n碼元碼元(code cell): 時間軸上的一個信號編碼單元時間軸上的一個信號編碼單元(比比 如一個脈沖如一個脈沖)即信號的一個最小單位稱為一個碼元。即信號的一個最小單位稱為一個碼元。 n波特波特:每秒傳送的碼元數(shù)，又稱波特率。單位為波每秒傳送的碼元數(shù)，又稱波特率。單位為波 特特 Baud。 信息的傳輸速率信息的傳輸速率 符號符號(碼元碼元)傳輸速率傳輸速率 同步脈沖：用于碼元的

15、同步定時，同步脈沖：用于碼元的同步定時，識別碼元的開始識別碼元的開始 同步脈沖也可位于碼元的中部同步脈沖也可位于碼元的中部 一個碼元也可有多個同步脈沖相對應(yīng)一個碼元也可有多個同步脈沖相對應(yīng) t 碼元碼元1碼元碼元2碼元碼元3碼元碼元4碼元碼元5 信號信號 同步脈沖同步脈沖 Rbit = RBaud*log2m m-信號的編碼級數(shù)信號的編碼級數(shù)(m元元)，Rbit-比特率，比特率，RBaud-波特率波特率 n一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信在固定的信 息傳輸速率下，比特率往往大于波特率息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個。換句話

16、說，一個 碼元中可以傳送多個比特。碼元中可以傳送多個比特。 n例如：當(dāng)波特率為例如：當(dāng)波特率為9600時時 n若若m=2，數(shù)據(jù)傳輸率為，數(shù)據(jù)傳輸率為9600b/s n若若m=16，數(shù)據(jù)傳輸率為，數(shù)據(jù)傳輸率為38.4kb/s 比特率、波特率和信號編碼級數(shù)的關(guān)系如下：比特率、波特率和信號編碼級數(shù)的關(guān)系如下： n可靠性質(zhì)量指標(biāo)可靠性質(zhì)量指標(biāo) n有效性質(zhì)量指標(biāo)有效性質(zhì)量指標(biāo) 見書見書(P16)(P16) 2.3 傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì) u有線介質(zhì)（導(dǎo)向）有線介質(zhì)（導(dǎo)向） 雙絞線、雙絞線、 同軸電纜同軸電纜(粗、粗、 細(xì)細(xì))、光導(dǎo)纖維、光導(dǎo)纖維 u無線介質(zhì)（非導(dǎo)向）無線介質(zhì)（非導(dǎo)向） 無線電、微波、衛(wèi)星、無線

17、電、微波、衛(wèi)星、 紅外線紅外線 傳輸介質(zhì)是通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方和接收方之間的物理通路。傳輸介質(zhì)是通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方和接收方之間的物理通路。 2.3.1 有線介質(zhì) 雙絞線雙絞線P18(Twist Pair,TP) 內(nèi)導(dǎo)體芯線 絕緣層 內(nèi)屏蔽 外屏蔽 塑料封套 -螺旋絞合的雙導(dǎo)線螺旋絞合的雙導(dǎo)線 -每根每根2 2對、對、4 4對、對、2525對、對、18001800 對對 -典型連接距離典型連接距離100m100m（LANLAN） -RJ45-RJ45插座、插頭插座、插頭 -優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： 成本低成本低 組裝密度高、節(jié)省空間組裝密度高、節(jié)省空間 安裝容易（綜合布線系統(tǒng)）安裝容易（綜合布線系統(tǒng)） 抗干擾

18、性一般抗干擾性一般 連接距離短連接距離短 應(yīng)用領(lǐng)域：電話網(wǎng)絡(luò)、計算機局域網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域：電話網(wǎng)絡(luò)、計算機局域網(wǎng) 屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線(STP) (STP) 非屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線(UTP)(UTP) 以鋁箔屏蔽以減少干以鋁箔屏蔽以減少干 擾和串音，應(yīng)用較少擾和串音，應(yīng)用較少 雙絞線外無任何屏蔽雙絞線外無任何屏蔽 層，應(yīng)用廣泛層，應(yīng)用廣泛 常用的雙絞線：常用的雙絞線：3 3類、類、5 5類和超類和超5 5類類 單段最大傳輸距離單段最大傳輸距離100m100m，最多連接，最多連接4 4個中繼器，因此最大個中繼器，因此最大 傳輸距離傳輸距離500m500m。 同軸電纜同軸電纜(Coaxial Cabl

19、e)P19 同軸電纜分類同軸電纜分類 基帶同軸電纜基帶同軸電纜 阻抗阻抗5050 ，僅用于數(shù)字傳輸，可以分為粗纜和細(xì)纜，僅用于數(shù)字傳輸，可以分為粗纜和細(xì)纜 寬帶同軸電纜寬帶同軸電纜 阻抗阻抗75 75 ，可用于模擬，可用于模擬/ /數(shù)字傳輸，主要用于數(shù)字傳輸，主要用于CATVCATV n細(xì)同軸細(xì)同軸 nD=1.02cm，10Mbit/s n每段每段185m、4中繼、中繼、5段（段（925m） n優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： n價格低價格低 n安裝方便安裝方便(T型型BNC接頭、接頭、Terminator) n抗干擾能力較強抗干擾能力較強 n可靠性差可靠性差 n粗粗同軸同軸 nD=2.54cm，10Mbit

20、/s n每段每段500m、4中繼、中繼、5段（段（2500m） n優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： n價格稍高價格稍高 n安裝方便（收發(fā)器、收發(fā)器電纜、安裝方便（收發(fā)器、收發(fā)器電纜、 Terminator） n抗干擾能力強、連接距離中等、可靠性好抗干擾能力強、連接距離中等、可靠性好 依靠光波承載數(shù)據(jù)，光脈沖在玻璃纖維中傳播依靠光波承載數(shù)據(jù)，光脈沖在玻璃纖維中傳播 n 優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： n傳輸帶寬高：僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（傳輸帶寬高：僅受光電轉(zhuǎn)換器件的限制（100Gb/s） n傳輸損耗小，適合長距離傳輸傳輸損耗小，適合長距離傳輸 n抗干擾性能極好、誤碼率低，保密性好抗干擾性能極好、誤碼率低，保密性好 n輕便輕

21、便 n價格較高價格較高 n需要光電轉(zhuǎn)換需要光電轉(zhuǎn)換 n纖芯材料：纖芯材料： 塑料纖維塑料纖維超純二氧化硅超純二氧化硅 多成分玻璃纖維多成分玻璃纖維 光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維(Optical Fiber)P21 光纖傳輸原理光纖傳輸原理光的反射光的反射 當(dāng)一束光線以一定的入射角當(dāng)一束光線以一定的入射角1 1從介質(zhì)從介質(zhì)1 1射到介質(zhì)射到介質(zhì)2 2的的 分界面上時，一部分能量反射回原介質(zhì)；另一部分能量則分界面上時，一部分能量反射回原介質(zhì)；另一部分能量則 透過分界面，在另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播。透過分界面，在另一介質(zhì)內(nèi)繼續(xù)傳播。 光的全反射光的全反射 當(dāng)增大入射角時，進當(dāng)增大入射角時，進 入介質(zhì)入介質(zhì)2 2的折射

22、光與分的折射光與分 界面的夾角將相應(yīng)減界面的夾角將相應(yīng)減 小，將導(dǎo)致折射波只小，將導(dǎo)致折射波只 能在介質(zhì)分界面上傳能在介質(zhì)分界面上傳 播。對這個極限值時播。對這個極限值時 的入射角，定義為臨的入射角，定義為臨 界角界角c c。當(dāng)入射角大。當(dāng)入射角大 于于c c時，入射光線將時，入射光線將 發(fā)生全反射。發(fā)生全反射。 光在光纖中的全反射光在光纖中的全反射 纖芯纖芯-折射率高，玻璃折射率高，玻璃 包層包層-折射率低折射率低 多束光線以不同的反射角傳播 激光器 包層，折射率低 纖芯，折射率高 亮度調(diào)制 光檢波器 激光器光檢波器 單束光線沿直線傳播 多模光纖多模光纖(MMF)(MMF) 單模光纖單模光纖

23、(SMF)(SMF)：光纖的直徑接近一個光波波長：光纖的直徑接近一個光波波長 亮度調(diào)制：有光脈沖亮度調(diào)制：有光脈沖1，無光脈沖，無光脈沖0 光傳輸系統(tǒng)：光源、介質(zhì)、光檢測組成光傳輸系統(tǒng)：光源、介質(zhì)、光檢測組成 光源：光源：850nm/1300nm/1500nm，發(fā)光二極管，發(fā)光二極管/激光二極管激光二極管 光檢測器：光電二極管光檢測器：光電二極管PIN/雪崩二極管雪崩二極管APD 單向傳輸，雙向需兩根光纖單向傳輸，雙向需兩根光纖 應(yīng)用領(lǐng)域：局域網(wǎng)主干、電信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器連接應(yīng)用領(lǐng)域：局域網(wǎng)主干、電信網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器連接 結(jié)合書上結(jié)合書上 P21傳輸傳輸 過程過程進行進行 分析分析 n無線傳輸介質(zhì)是指

24、微波、紅外線、激光等，數(shù)據(jù)的傳無線傳輸介質(zhì)是指微波、紅外線、激光等，數(shù)據(jù)的傳 輸通過大氣進行，而無須敷設(shè)有形介質(zhì)輸通過大氣進行，而無須敷設(shè)有形介質(zhì)。 n優(yōu)缺點：優(yōu)缺點： n無需物理連接無需物理連接 n適用于長距離或不便布線的場合適用于長距離或不便布線的場合 n易受干擾易受干擾 n反射，為障礙物所阻隔反射，為障礙物所阻隔 n主要類型：主要類型： n無線電、地面微波無線電、地面微波 n激光激光 n紅外線紅外線 n通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星 2.3.2 無線介質(zhì) n基站與終端之間通信采用無線鏈路基站與終端之間通信采用無線鏈路 n應(yīng)用領(lǐng)域：移動通信、無線局域網(wǎng)（應(yīng)用領(lǐng)域：移動通信、無線局域網(wǎng)（WLANWLAN）

25、 BS 基站覆蓋的無線電區(qū)域基站覆蓋的無線電區(qū)域 BS 基站基站 用戶計算機和終端用戶計算機和終端 1.無線電無線電 n通過地面站之間接力傳送通過地面站之間接力傳送 n接力站之間距離接力站之間距離: :50-100km50-100km n速率：每信道速率：每信道45Mb/s45Mb/s 地面站之間的直視線路地面站之間的直視線路 微波傳送塔微波傳送塔 2.地面微波地面微波P23 n與地面站相對固定位置與地面站相對固定位置 n使用使用3 3顆衛(wèi)星即可覆蓋全球顆衛(wèi)星即可覆蓋全球 n傳輸延遲時間長（傳輸延遲時間長（270ms270ms） n廣播式傳輸廣播式傳輸 n應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域： n電視傳輸電視傳

26、輸 n長途電話長途電話 n專用網(wǎng)絡(luò)專用網(wǎng)絡(luò) n廣域網(wǎng)廣域網(wǎng) 35,784 公里 地球 3.地球同步衛(wèi)星地球同步衛(wèi)星 n均按照直線傳播，使用紅外和激光作為信號均按照直線傳播，使用紅外和激光作為信號 傳輸媒介時，首先要把傳輸信號分別轉(zhuǎn)換為傳輸媒介時，首先要把傳輸信號分別轉(zhuǎn)換為 紅外光和激光信號再在直線空間進行傳播。紅外光和激光信號再在直線空間進行傳播。 4.紅外線和激光紅外線和激光 2.3.3 電力線 n以電力線作為傳輸介質(zhì)以電力線作為傳輸介質(zhì) n智能小區(qū)、智能樓宇、遠程抄表智能小區(qū)、智能樓宇、遠程抄表 2.3.4 傳輸介質(zhì)的選擇 n網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) n通信的容量通信的容量 n可靠性要求可

27、靠性要求 n架設(shè)的環(huán)境架設(shè)的環(huán)境 n所能承受的價格所能承受的價格 2.4 傳輸方式傳輸方式 基帶傳輸、數(shù)字信號頻帶傳輸和模擬信號數(shù)字傳輸基帶傳輸、數(shù)字信號頻帶傳輸和模擬信號數(shù)字傳輸P23P23 n基帶傳輸：基帶傳輸：不需調(diào)制不需調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號直接在信道上，編碼后的數(shù)字脈沖信號直接在信道上 傳送。傳送。 n例如：以太網(wǎng)（局域網(wǎng)）例如：以太網(wǎng)（局域網(wǎng)） n數(shù)字信號頻帶傳輸：數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制，使數(shù)字信號在模擬數(shù)字信號頻帶傳輸：數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制，使數(shù)字信號在模擬 通道上傳輸，接收方需要解調(diào)。通道上傳輸，接收方需要解調(diào)。 n例如：通過電話網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)例如：通過電話網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù) n模擬信號數(shù)字

28、傳輸：模擬信號經(jīng)過調(diào)制，使模擬信號在數(shù)字模擬信號數(shù)字傳輸：模擬信號經(jīng)過調(diào)制，使模擬信號在數(shù)字 通道上傳輸。通道上傳輸。 n例如：語音數(shù)字傳輸，圖像數(shù)字傳輸例如：語音數(shù)字傳輸，圖像數(shù)字傳輸 2.4.1 基帶傳輸 1.基帶傳輸系統(tǒng)基帶傳輸系統(tǒng)P24 原始信號固有的頻率稱為基本頻帶，簡稱基帶。原始信號固有的頻率稱為基本頻帶，簡稱基帶。 數(shù)字基帶傳輸原理數(shù)字基帶傳輸原理 2.數(shù)字基帶信號常用碼型數(shù)字基帶信號常用碼型 為了獲得良好的傳輸特性，需要將信源的基帶信號變換成適合為了獲得良好的傳輸特性，需要將信源的基帶信號變換成適合 信道的傳輸碼。傳輸碼的波形有矩形、三角形、高斯型等。信道的傳輸碼。傳輸碼的波形

29、有矩形、三角形、高斯型等。 下面介紹幾種基本的常用的矩形波。在討論數(shù)字基帶信號常用下面介紹幾種基本的常用的矩形波。在討論數(shù)字基帶信號常用 碼型之前，先介紹衡量碼型質(zhì)量的幾項指標(biāo)碼型之前，先介紹衡量碼型質(zhì)量的幾項指標(biāo)P24： 信號頻譜信號頻譜 信號同步能力信號同步能力 信號誤碼檢測能力信號誤碼檢測能力 信號的抗干擾能力信號的抗干擾能力 成本與復(fù)雜性成本與復(fù)雜性 單極性不歸零碼、雙極性不歸零碼、單極性歸零碼單極性不歸零碼、雙極性不歸零碼、單極性歸零碼 雙極性歸零碼、差分碼、雙相碼雙極性歸零碼、差分碼、雙相碼 單極性不歸零碼、雙極性不歸零碼、單極性歸零碼單極性不歸零碼、雙極性不歸零碼、單極性歸零碼

30、雙極性歸零碼、差分碼、雙相碼雙極性歸零碼、差分碼、雙相碼 2.4.2 數(shù)字信號頻帶傳輸 基帶傳輸方式廣泛的應(yīng)用于基帶傳輸方式廣泛的應(yīng)用于短距離短距離的數(shù)據(jù)傳輸。的數(shù)據(jù)傳輸。 由于數(shù)字基帶信號往往含有比較豐富的低頻成分，而長距離信道，由于數(shù)字基帶信號往往含有比較豐富的低頻成分，而長距離信道， 語音信道和無線信道都是具有帶通特性的信道。因此，必須用數(shù)字語音信道和無線信道都是具有帶通特性的信道。因此，必須用數(shù)字 信號去調(diào)制某一頻率比較高的正弦或脈沖載波信號，使得調(diào)制后的信號去調(diào)制某一頻率比較高的正弦或脈沖載波信號，使得調(diào)制后的 信號能夠順利通過傳輸信道。接收方收到載波信號后，再將其還原信號能夠順利通

31、過傳輸信道。接收方收到載波信號后，再將其還原 為數(shù)字基帶信號。這種用基帶數(shù)字信號調(diào)制高頻載波信號，將基帶為數(shù)字基帶信號。這種用基帶數(shù)字信號調(diào)制高頻載波信號，將基帶 數(shù)字信號變換為頻帶數(shù)字信號的過程稱為數(shù)字信號變換為頻帶數(shù)字信號的過程稱為數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制。在接收方將數(shù)。在接收方將數(shù) 字頻帶信號還原為數(shù)字基帶信號的過程稱為字頻帶信號還原為數(shù)字基帶信號的過程稱為數(shù)字解調(diào)數(shù)字解調(diào)。 載波載波是指被調(diào)制以傳輸信號的波形，一般為是指被調(diào)制以傳輸信號的波形，一般為正弦波正弦波。 載波信號載波信號，就是把普通信號，就是把普通信號( (聲音、圖象聲音、圖象) )加載到一定頻率加載到一定頻率 的高頻信號上，在沒有

32、加載普通信號的高頻信號時，高頻信號的高頻信號上，在沒有加載普通信號的高頻信號時，高頻信號 的波幅是固定的，加載之后波幅就隨著普通信號的變化而變化的波幅是固定的，加載之后波幅就隨著普通信號的變化而變化 ( (調(diào)幅調(diào)幅) )，還可以調(diào)相，調(diào)頻。載波信號一般要求正弦載波的頻，還可以調(diào)相，調(diào)頻。載波信號一般要求正弦載波的頻 率遠遠高于調(diào)制信號的帶寬，否則會發(fā)生混疊，使傳輸信號失率遠遠高于調(diào)制信號的帶寬，否則會發(fā)生混疊，使傳輸信號失 真。真。 一般需要發(fā)送的數(shù)據(jù)的頻率是低頻的，如果按照本身的數(shù)一般需要發(fā)送的數(shù)據(jù)的頻率是低頻的，如果按照本身的數(shù) 據(jù)的頻率來傳輸，不利于接收和同步。使用載波傳輸，可以將據(jù)的頻

33、率來傳輸，不利于接收和同步。使用載波傳輸，可以將 數(shù)據(jù)的信號加載到載波的信號上，接收方按照載波的頻率來接數(shù)據(jù)的信號加載到載波的信號上，接收方按照載波的頻率來接 收數(shù)據(jù)信號，有意義的信號波的波幅與無意義的信號波的波幅收數(shù)據(jù)信號，有意義的信號波的波幅與無意義的信號波的波幅 是不同的，將這些信號提取出來就是需要的數(shù)據(jù)信號。是不同的，將這些信號提取出來就是需要的數(shù)據(jù)信號。 數(shù)字調(diào)制技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù) 分為兩種類型分為兩種類型 利用模擬的方法去實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，即將數(shù)字信號利用模擬的方法去實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制，即將數(shù)字信號 視為特殊的模擬信號來處理視為特殊的模擬信號來處理 利用數(shù)字信號的離散和有限取值的特點，將數(shù)字利

34、用數(shù)字信號的離散和有限取值的特點，將數(shù)字 信號的取值去鍵控載波信號的參量，從而達到調(diào)信號的取值去鍵控載波信號的參量，從而達到調(diào) 制的目的制的目的 由于大多數(shù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)都采用正弦波由于大多數(shù)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)都采用正弦波 信號作為載波，而作為正弦信號，只有三個關(guān)鍵參信號作為載波，而作為正弦信號，只有三個關(guān)鍵參 量：振幅值、頻率、相位。量：振幅值、頻率、相位。 正弦波數(shù)字調(diào)制就有三種基本方法：正弦波數(shù)字調(diào)制就有三種基本方法： 幅移鍵控幅移鍵控(ASK)(ASK)頻移鍵控頻移鍵控(FSK)(FSK)相移鍵控相移鍵控(PSK)(PSK) 2.4.2 數(shù)字信號頻帶傳輸 2.4.3 模擬信號數(shù)字傳

35、輸 模擬信號的數(shù)字傳輸技術(shù)主要應(yīng)用于語音數(shù)字模擬信號的數(shù)字傳輸技術(shù)主要應(yīng)用于語音數(shù)字 傳輸和圖像數(shù)字傳輸。其主要過程在發(fā)送方包括傳輸和圖像數(shù)字傳輸。其主要過程在發(fā)送方包括 信號采樣、量化、編碼等幾個部分；而接收方則信號采樣、量化、編碼等幾個部分；而接收方則 對信號進行譯碼和對信號進行譯碼和D/A轉(zhuǎn)換。由于語音信號和圖像轉(zhuǎn)換。由于語音信號和圖像 的實時傳輸要求，對采樣、量化后信號進行編碼的實時傳輸要求，對采樣、量化后信號進行編碼 的技術(shù)比較復(fù)雜，常用的有的技術(shù)比較復(fù)雜，常用的有脈沖編碼調(diào)制脈沖編碼調(diào)制(PCM)和和 增量調(diào)制增量調(diào)制(M)。 2.5.1數(shù)據(jù)傳輸方式 任何一個微處理器都要與一定數(shù)量

36、的部件和外圍設(shè)任何一個微處理器都要與一定數(shù)量的部件和外圍設(shè) 備連接，但如果將各部件和每一種外圍設(shè)備都分別用一備連接，但如果將各部件和每一種外圍設(shè)備都分別用一 組線路與組線路與CPUCPU直接連接，那么連線將會錯綜復(fù)雜，甚至直接連接，那么連線將會錯綜復(fù)雜，甚至 難以實現(xiàn)。為了簡化硬件電路設(shè)計、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常難以實現(xiàn)。為了簡化硬件電路設(shè)計、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常 用一組線路，配置以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐?，與各部件和外圍用一組線路，配置以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐?，與各部件和外圍 設(shè)備連接，這組共用的連接線路被稱為總線。采用總線設(shè)備連接，這組共用的連接線路被稱為總線。采用總線 結(jié)構(gòu)便于部件和設(shè)備的擴充，尤其制定了統(tǒng)一的總線

37、標(biāo)結(jié)構(gòu)便于部件和設(shè)備的擴充，尤其制定了統(tǒng)一的總線標(biāo) 準(zhǔn)則容易使不同設(shè)備間實現(xiàn)互連。準(zhǔn)則容易使不同設(shè)備間實現(xiàn)互連。 2.5 串行通信串行通信 2.5.1數(shù)據(jù)傳輸方式 總線定義總線定義: 總線是功能部件之間實現(xiàn)互連的一組公共信號線的集合用作相互總線是功能部件之間實現(xiàn)互連的一組公共信號線的集合用作相互 間信息交換的公共信道。間信息交換的公共信道。它實際定義了引線的信號、電氣、機械它實際定義了引線的信號、電氣、機械 特性，是微機系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分之間、不同的計算機之間建立特性，是微機系統(tǒng)內(nèi)部各組成部分之間、不同的計算機之間建立 信號聯(lián)系，進行信息傳送的通道。信號聯(lián)系，進行信息傳送的通道。 總線分類的方

38、式有很多，如按功能分類有地址總線，數(shù)據(jù)總線，總線分類的方式有很多，如按功能分類有地址總線，數(shù)據(jù)總線， 控制總線；按總線所在位置分類有外部總線，內(nèi)部總線，片內(nèi)總控制總線；按總線所在位置分類有外部總線，內(nèi)部總線，片內(nèi)總 線；線；按傳輸方式分類有串行總線，并行總線。按傳輸方式分類有串行總線，并行總線。 微機中總線一般有內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線。微機中總線一般有內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線。 內(nèi)部總線內(nèi)部總線是微機內(nèi)部各外圍芯片與處理器之間的總線，是微機內(nèi)部各外圍芯片與處理器之間的總線， 用于芯片一級的互連；而用于芯片一級的互連；而系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線是微機中各插件板與系統(tǒng)是微機中各插件板與系統(tǒng) 板之

39、間的總線，用于插件板一級的互連；板之間的總線，用于插件板一級的互連；外部總線外部總線則是微機則是微機 和外部設(shè)備之間的總線，微機作為一種設(shè)備，通過該總線和和外部設(shè)備之間的總線，微機作為一種設(shè)備，通過該總線和 其他設(shè)備進行信息與數(shù)據(jù)交換，它用于設(shè)備一級的互連。另其他設(shè)備進行信息與數(shù)據(jù)交換，它用于設(shè)備一級的互連。另 外，外， 從廣義上說，計算機通信方式可以分為從廣義上說，計算機通信方式可以分為并行通信并行通信和和串行串行 通信通信，相應(yīng)的通信總線被稱為并行總線和串行總線。，相應(yīng)的通信總線被稱為并行總線和串行總線。 2.5.1數(shù)據(jù)傳輸方式 2.5.1數(shù)據(jù)傳輸方式 1.并行、串行傳輸并行、串行傳輸 并

40、行傳輸并行傳輸 并行傳輸是指數(shù)字信號以成組的方式在多個并行信道上傳輸，并行傳輸是指數(shù)字信號以成組的方式在多個并行信道上傳輸， 數(shù)據(jù)由多條數(shù)據(jù)線同時傳送與接收，每個比特使用單獨的一數(shù)據(jù)由多條數(shù)據(jù)線同時傳送與接收，每個比特使用單獨的一 條線路。條線路。 n 并行傳輸?shù)膬?yōu)點在于傳送速率高，實時性好，發(fā)并行傳輸?shù)膬?yōu)點在于傳送速率高，實時性好，發(fā) 收雙方間不存在字符同步的問題，缺點是需要多個并行收雙方間不存在字符同步的問題，缺點是需要多個并行 信道，增加了設(shè)備的成本，而且并行線路的電平相互干信道，增加了設(shè)備的成本，而且并行線路的電平相互干 擾也會影響傳輸質(zhì)量，不適合做較長距離的通信，主要擾也會影響傳輸質(zhì)

41、量，不適合做較長距離的通信，主要 用于計算機內(nèi)部或同一系統(tǒng)設(shè)備間的通信。用于計算機內(nèi)部或同一系統(tǒng)設(shè)備間的通信。 n 常見的并行傳輸如計算機與打印機之間的數(shù)據(jù)傳常見的并行傳輸如計算機與打印機之間的數(shù)據(jù)傳 輸。輸。 2.5.1數(shù)據(jù)傳輸方式 串行傳輸串行傳輸 串行傳輸就是將比特流逐位在一條信道上傳送。各數(shù)據(jù)串行傳輸就是將比特流逐位在一條信道上傳送。各數(shù)據(jù) 位依次串行地通過通信線路。位依次串行地通過通信線路。 2.5.1數(shù)據(jù)傳輸方式 n串行傳輸相對于并行傳輸，串行傳輸?shù)男实?，串行傳輸相對于并行傳輸，串行傳輸?shù)男实停?傳輸速率慢，但由于只有一條信道，減少了設(shè)備的成傳輸速率慢，但由于只有一條信道，減少

42、了設(shè)備的成 本，且易于實現(xiàn)與維護，特別適合本，且易于實現(xiàn)與維護，特別適合遠距離遠距離傳輸。串行傳輸。串行 傳輸使用于覆蓋面很廣的公共電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所以在傳輸使用于覆蓋面很廣的公共電話網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，所以在 現(xiàn)行的計算機網(wǎng)絡(luò)通信中，串行通信應(yīng)用非常廣泛?，F(xiàn)行的計算機網(wǎng)絡(luò)通信中，串行通信應(yīng)用非常廣泛。 串行通信一般可分為異步模式和同步模式。串行通信一般可分為異步模式和同步模式。 nRS232 、RS422/485串行接口標(biāo)準(zhǔn)串行接口標(biāo)準(zhǔn) 2.5.1數(shù)據(jù)傳輸方式 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是由美國電子工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)是由美國電子工業(yè)協(xié)會EIA于于1969年修定年修定 的一種通信接口標(biāo)準(zhǔn)，專門用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備的一種通信

43、接口標(biāo)準(zhǔn)，專門用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和和 數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE之間的串行通信。之間的串行通信。 數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（Data Terminal Equipment）是數(shù)）是數(shù) 據(jù)的源點或歸宿，通常是指輸入、輸出設(shè)備和傳輸控?fù)?jù)的源點或歸宿，通常是指輸入、輸出設(shè)備和傳輸控 制器或者計算機等數(shù)據(jù)處理裝置及其通信控制器。制器或者計算機等數(shù)據(jù)處理裝置及其通信控制器。 數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE(Data Communication Equipment) 的任務(wù)是實現(xiàn)由源點到目的點的傳輸，通常是指自動的任務(wù)是實現(xiàn)由源點到目的點的傳輸，通常是指自動 呼叫應(yīng)答設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器以及其它

44、一些中間裝置的呼叫應(yīng)答設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器以及其它一些中間裝置的 集合。目前集合。目前RS-232C接口已成為計算機的標(biāo)準(zhǔn)配置，接口已成為計算機的標(biāo)準(zhǔn)配置， 如串行口如串行口COM1、COM2均為均為RS-232C總線接口標(biāo)準(zhǔn)?？偩€接口標(biāo)準(zhǔn)。 2.5.3 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) 1.RS-232串行通信接口串行通信接口 信號定義信號定義 符號符號 2525針針 引腳引腳 9 9針引針引 腳腳 信號流信號流 向向 功能功能 TxDTxD2 23 3輸出輸出發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) RxDRxD3 32 2輸入輸入接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù) RTSRTS4 47 7輸出輸出請求發(fā)送請求發(fā)送 CTSCTS5 58 8輸入輸入清

45、除發(fā)送清除發(fā)送 DSRDSR6 66 6輸入輸入 數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn) 備好備好 GNDGND7 75 5信號地信號地 DCDDCD8 81 1輸入輸入 數(shù)據(jù)載體檢數(shù)據(jù)載體檢 測測 DTRDTR20204 4輸出輸出 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn) 備好備好 RIRI22229 9輸入輸入振鈴指示振鈴指示 RS-232信號線功能表及各信號線功能表及各 信號線的作用見書信號線的作用見書P33-34 通常在通常在9針的基礎(chǔ)再進行簡化，只用其中的針的基礎(chǔ)再進行簡化，只用其中的2、3、5三個管通三個管通 信。這三個管腳分別是接收線、發(fā)送線和地線。信。這三個管腳分別是接收線、發(fā)送線和地線。 信號定義信號定義 通常

46、通常 RS-232 接口以接口以9個引腳個引腳(DB-9) 或是或是25個引腳個引腳 (DB-25) 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個人計算機上會有兩組的型態(tài)出現(xiàn)，一般個人計算機上會有兩組 RS-232 接口，分別稱接口，分別稱 為為 COM1 和和 COM2。 RS-232早期為了促進公用電話網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信而制早期為了促進公用電話網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)通信而制 定的標(biāo)準(zhǔn)，為了增加信號的傳輸距離和提高抗干擾能力，采用了定的標(biāo)準(zhǔn)，為了增加信號的傳輸距離和提高抗干擾能力，采用了 較高的傳輸電平，且為雙極性、公共地和負(fù)邏輯。較高的傳輸電平，且為雙極性、公共地和負(fù)邏輯。RS-232的電氣的電氣 特性規(guī)定了該接口的電氣參數(shù)和

47、電氣連接方式。特性規(guī)定了該接口的電氣參數(shù)和電氣連接方式。 1.數(shù)據(jù)電平數(shù)據(jù)電平：-3V-15V 對應(yīng)于邏輯對應(yīng)于邏輯1 +3V+15V 對應(yīng)于邏輯對應(yīng)于邏輯0 2.控制電平控制電平：-3V-15V 對應(yīng)于對應(yīng)于OFF（邏輯（邏輯1） +3V+15V 對應(yīng)于對應(yīng)于ON（邏輯（邏輯0） 3.噪聲容限噪聲容限： +3V或或-3V 4.電容負(fù)荷電容負(fù)荷：小于等于：小于等于2000pF 5.最大波特率最大波特率：小于等于：小于等于20kB 6.連接方式連接方式：RS-232的電氣接口電路采用不平衡的單端連的電氣接口電路采用不平衡的單端連 接方式接方式 7.最大傳輸距離最大傳輸距離：小于等于：小于等于15

48、米米 電氣特性電氣特性 電氣特性電氣特性 RS-232所規(guī)定的電平范圍和邏輯含義簡稱為所規(guī)定的電平范圍和邏輯含義簡稱為RS-232電平或電平或 EIA電平。由于電平。由于EIA電平與一般電平與一般DTE設(shè)備設(shè)備(計算機計算機)內(nèi)部采用內(nèi)部采用 TTL邏輯電平邏輯電平(05V)不一致。因此為了得到不一致。因此為了得到RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)，接口標(biāo)準(zhǔn)， 在在TTL電路與電路與RS-232總線間要進行電平轉(zhuǎn)換和正反邏輯的轉(zhuǎn)總線間要進行電平轉(zhuǎn)換和正反邏輯的轉(zhuǎn) 換，否則會燒毀換，否則會燒毀TTL電路。電路。 TTL TTL IN +12V +5V -12V IN OUT M C 1488 M C 1489

49、 TTL OUT RS-232 C 圖10-15 MC1488/MC1489發(fā)送/接收示意圖 電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換 TTL電平經(jīng)過電平經(jīng)過MC1488將將 TTL電平轉(zhuǎn)換成電平轉(zhuǎn)換成EIA電平，電平， 通過通過RS-232C進行傳輸，進行傳輸， 再經(jīng)過再經(jīng)過MC1489將將EIA電平電平 轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成TTL電平電平 由于由于RS-232的電氣連接方式采用不平衡的單端連接的電氣連接方式采用不平衡的單端連接 方式，其發(fā)送電平與接收電平的差只有方式，其發(fā)送電平與接收電平的差只有23V，所以，所以 共模抑制能力較差，容易受到共地噪聲和外部干擾的共模抑制能力較差，容易受到共地噪聲和外部干擾的 影響，再加上信

50、號線之間的分布電容，因此其傳送距影響，再加上信號線之間的分布電容，因此其傳送距 離最大約為離最大約為15米，最高數(shù)據(jù)傳輸速率為米，最高數(shù)據(jù)傳輸速率為20kb/s。此外。此外 RS-232C的接口電路的信號電平較高，容易損壞接口的接口電路的信號電平較高，容易損壞接口 電路的芯片，與電路的芯片，與TTL電路的電平也不兼容，影響其通電路的電平也不兼容，影響其通 用性。用性。 電氣特性電氣特性 RS-232CRS-232C的應(yīng)用的應(yīng)用 RS-232C通信主要有以下幾種連接方式通信主要有以下幾種連接方式： （1）PC機與機與PC機之間使用機之間使用MODEM連接連接 （2）PC機與機與PC機之間直接連接

51、機之間直接連接 （3）PC機與機與PC機之間三線連接法機之間三線連接法 （4）PC機與單片機之間的通信網(wǎng)絡(luò)機與單片機之間的通信網(wǎng)絡(luò) （1 1）PCPC機與機與PCPC機之間使用機之間使用MODEMMODEM連接連接 （2 2）PCPC機與機與PCPC機之間直接連接機之間直接連接 （3 3）PCPC機與機與PCPC機之間三線連接法機之間三線連接法 （4 4）PCPC機與單片機之間的通信網(wǎng)絡(luò)機與單片機之間的通信網(wǎng)絡(luò) IBM PC RS- 232C TXD RXD T1OUTR1IN MAX232 T1INR1OUT T1OUTR1IN MAX232 T1OUTR1IN MAX232 TXD RXD

52、 機從#1機從#2n#從機 TXD RXDTXD RXD T1INR1OUTT1INR1OUT 圖 10-20 PC機與多個單片機構(gòu)成的RS-232C通信網(wǎng)絡(luò) GND GNDGNDGND 單片機單片機單片機 232電平 TTL電平 RS-232C缺點缺點傳送速率不夠快；傳送距離不夠遠；傳送速率不夠快；傳送距離不夠遠； 解決方法解決方法EIA在在1977年作了部分改進，制定了新標(biāo)年作了部分改進，制定了新標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn)RS-449： 特點特點除了保留與除了保留與RS-232C兼容外，還在提高傳輸速兼容外，還在提高傳輸速 率、增加傳輸距離、改進電氣特性等方面做了很多努率、增加傳輸距離、改進電氣特性等方面做

53、了很多努 力，增加了力，增加了RS232C沒有的環(huán)測功能，明確規(guī)定了連沒有的環(huán)測功能，明確規(guī)定了連 接器，解決了機械接口問題。接器，解決了機械接口問題。 延伸延伸在在RS-449標(biāo)準(zhǔn)下，推出的子集有標(biāo)準(zhǔn)下，推出的子集有RS-423A/RS- 422A，以及，以及RS-422A的變型的變型RS-485。 2.RS-485串行通信接口串行通信接口 為了改進為了改進232通信距離短，速率低的缺點，設(shè)計了通信距離短，速率低的缺點，設(shè)計了485。 RS-485數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它數(shù)據(jù)信號采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它 使用一對雙絞線。使用一對雙絞線。 RS485是一個多發(fā)送

54、器的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，允許在平衡是一個多發(fā)送器的串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，允許在平衡 的雙導(dǎo)線上一個發(fā)送器驅(qū)動的雙導(dǎo)線上一個發(fā)送器驅(qū)動32個并聯(lián)的負(fù)載設(shè)備，負(fù)載設(shè)備個并聯(lián)的負(fù)載設(shè)備，負(fù)載設(shè)備 可以是發(fā)送器、接收器，也可以是收發(fā)器。通信接口允許共可以是發(fā)送器、接收器，也可以是收發(fā)器。通信接口允許共 用兩根平衡的通信線構(gòu)成通信總線。用兩根平衡的通信線構(gòu)成通信總線。 RS485的通信距離與波特率有關(guān)，傳輸速率為的通信距離與波特率有關(guān)，傳輸速率為1Mbps時，時， 通信距離為通信距離為120米；傳輸速率為米；傳輸速率為100Kbps時，通信距離為時，通信距離為 1200米。實際常用的傳輸速率是米。實際常用的傳

55、輸速率是9600bps，通信距離遠遠超，通信距離遠遠超 過過1200米。米。 2.RS-485串行通信接口串行通信接口 RS-422為全雙工方式為全雙工方式 RS-485為半雙工方式為半雙工方式 2.RS-485串行通信接口串行通信接口 傳送方式傳送方式 單工、半雙工和全雙工單工、半雙工和全雙工 1.單工通信單工通信 n單工通信是指在兩個通信設(shè)備間，信息只能沿著一個方向被單工通信是指在兩個通信設(shè)備間，信息只能沿著一個方向被 傳輸。傳輸。 n采用單工通信時，在通信設(shè)備雙方中，一方為發(fā)送設(shè)備，另采用單工通信時，在通信設(shè)備雙方中，一方為發(fā)送設(shè)備，另 一方為接收設(shè)備。一方為接收設(shè)備。 2.半雙工通信半

56、雙工通信 n半雙工通信是指兩個通信設(shè)備間的信息交換可以雙向進半雙工通信是指兩個通信設(shè)備間的信息交換可以雙向進行行， 但不能同時進行。但不能同時進行。 3.全雙工通信全雙工通信 n指兩個通信設(shè)備間可以同時進行兩個方向上的信息傳輸。指兩個通信設(shè)備間可以同時進行兩個方向上的信息傳輸。 傳送方式傳送方式 T x D 使能 R x D R x D 使能 T x D ( a ) R S - 4 8 5 連接電路 T x DR x D 使能 使能 R x D T x D ( b ) R S - 4 2 2 連接電路 圖1 0 - 2 2 R S - 4 8 5 與R S - 4 2 2 總線的數(shù)據(jù)傳送方式 T x D 使能 R x D R x D 使能 T x D ( a ) R S - 4 8 5 連接電路 T x DR x D 使能 使能 R x D T x D ( b ) R S - 4 2 2 連接電路 圖1 0 - 2 2 R S - 4 8 5 與R S - 4 2 2 總線的數(shù)據(jù)傳送方式 傳送方式傳送方式 RO DE DI A B VCC GND R