计算机系统第6章通信课件

计算机控制系统计算机控制系统第四章第四章计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统中的数据通信技术Data Communication Technology of Computer Control System 计算机控制系统计算机控制系统7/24/20241第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统本章主要内容本章主要内容数据通信的基础知识数据通信的基础知识数据通信设备数据通信设备数据通信中的检错与纠错数据通信中的检错与纠错7/24/20242第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统第一节第一节第一节第一节 Unit 1Unit 1数据通信的基础知识数据通信的基础知识Basis of Data Communication 7/24/20243第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统本节主要内容本节主要内容数据通信概述数据通信概述数据的传输方式数据的传输方式多路复用技术多路复用技术7/24/20244第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-1 数据通信概述（数据通信概述（1）通信系统模型通信系统模型任任何何一一个个通通信信系系统统都都可可以以借借助助如如图图所所示示的的通通信信系统模型来抽象地进行描述。系统模型来抽象地进行描述。噪声噪声N(t)输输出出数数据据d或或信号信号d(t)信息源信息源发信机发信机传输媒介传输媒介噪声源噪声源收信机收信机受信者受信者通信系统模型示意框图通信系统模型示意框图输输入入数数据据d或信号或信号d(t)发送信号发送信号 s(t)接收信号接收信号 r(t)7/24/20245第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-1 数据通信概述（数据通信概述（2）通信传输的信息通信传输的信息通信传输的信息通信传输的信息 语音、图像、文字、数据等语音、图像、文字、数据等语音、图像、文字、数据等语音、图像、文字、数据等信息的类别信息的类别信息的类别信息的类别 连续信息连续信息连续信息连续信息 信息的状态随时间而连续变化信息的状态随时间而连续变化信息的状态随时间而连续变化信息的状态随时间而连续变化 离散信息离散信息离散信息离散信息 信息的状态是可列的或是离散的信息的状态是可列的或是离散的信息的状态是可列的或是离散的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通信中的两种基本传输信号通信中的两种基本传输信号通信中的两种基本传输信号 模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号7/24/20246第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-1 数据通信概述（数据通信概述（3）模拟通信模拟通信模拟通信模拟通信 以模拟信号作为载体来以模拟信号作为载体来以模拟信号作为载体来以模拟信号作为载体来传输信息传输信息传输信息传输信息数字通信数字通信数字通信数字通信 以数字信号作为载体来以数字信号作为载体来以数字信号作为载体来以数字信号作为载体来传输信息称为数字通信传输信息称为数字通信传输信息称为数字通信传输信息称为数字通信数据通信数据通信数据通信数据通信 若信息源产生的是数据，若信息源产生的是数据，若信息源产生的是数据，若信息源产生的是数据，则整个通信过程称为数据通信则整个通信过程称为数据通信则整个通信过程称为数据通信则整个通信过程称为数据通信。（a）模拟信号）模拟信号 t u 0 1 0 0 1（b）数字信号）数字信号 t u传输信号示意图传输信号示意图7/24/20247第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-1 数据通信概述（数据通信概述（4）数据编码数据编码在在在在通通通通信信信信系系系系统统统统中中中中，为为为为实实实实现现现现正正正正常常常常通通通通信信信信，要要要要对对对对二二二二进进进进制制制制码码码码和和和和字字字字符符符符的的的的对对对对应应应应关关关关系系系系作作作作一一一一个个个个统统统统一一一一的的的的规规规规定定定定，这这这这种种种种规定即称为编码。规定即称为编码。规定即称为编码。规定即称为编码。控制字符控制字符控制字符控制字符美国信息交换标准码美国信息交换标准码美国信息交换标准码美国信息交换标准码ASCIIASCII码码码码扩展扩展扩展扩展ASCIIASCII码码码码7/24/20248第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-1 数据通信概述（数据通信概述（5）调制调制调制调制 将数据信号转换成能在模拟信道上传输的模拟信号将数据信号转换成能在模拟信道上传输的模拟信号将数据信号转换成能在模拟信道上传输的模拟信号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振幅调制振幅调制振幅调制ASK(Amplitude Shift KeyingASK(Amplitude Shift Keying）用原始脉冲信号去控制载波的振幅变化用原始脉冲信号去控制载波的振幅变化用原始脉冲信号去控制载波的振幅变化用原始脉冲信号去控制载波的振幅变化频率调制频率调制频率调制频率调制FSK(Frequency Shift Keying)FSK(Frequency Shift Keying)用原始脉冲信号去控制载波的频率变化用原始脉冲信号去控制载波的频率变化用原始脉冲信号去控制载波的频率变化用原始脉冲信号去控制载波的频率变化相位调制相位调制相位调制相位调制PSK(Phase Shift KeyingPSK(Phase Shift Keying）用原始脉冲信号去控制载波的相位变化用原始脉冲信号去控制载波的相位变化用原始脉冲信号去控制载波的相位变化用原始脉冲信号去控制载波的相位变化7/24/20249第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-1 数据通信概述（数据通信概述（6）三种调制信号示意图三种调制信号示意图三种调制信号示意图三种调制信号示意图11110000原始信号原始信号（a）调幅）调幅（b）调频）调频（c）调频）调频（d）调相）调相（e）调相）调相7/24/202410第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-2 数据传输方式（数据传输方式（1）基带传输与频带传输基带传输与频带传输基带传输与频带传输基带传输与频带传输 基基基基带带带带是是是是指指指指电电电电信信信信号号号号所所所所固固固固有有有有的的的的频频频频带带带带，直直直直接接接接将将将将这这这这些些些些电电电电脉脉脉脉冲冲冲冲信信信信号进行传输，就称为基带传输，它不适合远距离传输号进行传输，就称为基带传输，它不适合远距离传输号进行传输，就称为基带传输，它不适合远距离传输号进行传输，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，则称为频带传输先进行调制使其频率变窄，再传输，则称为频带传输先进行调制使其频率变窄，再传输，则称为频带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串行传输与并行传输串行传输与并行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一个信道上按位依次传输的方式称为串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数据在多个信道上同时传输的方式称为并行传输数据在多个信道上同时传输的方式称为并行传输数据在多个信道上同时传输的方式称为并行传输7/24/202411第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-2 数据传输方式（数据传输方式（2）串行传输中，接收端必须知道串行传输中，接收端必须知道串行传输中，接收端必须知道串行传输中，接收端必须知道 波特率（单位：位波特率（单位：位波特率（单位：位波特率（单位：位/秒）、字符同步、帧（或块）同步秒）、字符同步、帧（或块）同步秒）、字符同步、帧（或块）同步秒）、字符同步、帧（或块）同步同步传输同步传输同步传输同步传输 发发发发送送送送端端端端一一一一边边边边发发发发送送送送数数数数据据据据位位位位，一一一一边边边边发发发发送送送送同同同同步步步步时时时时钟钟钟钟，接接接接收收收收端端端端根根根根据据据据发发发发送送送送端端端端发发发发送送送送来来来来的的的的同同同同步步步步时时时时钟钟钟钟接接接接收收收收数数数数据据据据位位位位，即即即即发发发发送送送送端端端端与接收端的两个时钟是同步的与接收端的两个时钟是同步的与接收端的两个时钟是同步的与接收端的两个时钟是同步的异步传输异步传输异步传输异步传输 发发发发送送送送端端端端仅仅仅仅发发发发送送送送数数数数据据据据位位位位，而而而而不不不不发发发发送送送送同同同同步步步步时时时时钟钟钟钟，接接接接收收收收端端端端根根根根据据据据双双双双方方方方事事事事先先先先约约约约定定定定的的的的时时时时间间间间（波波波波特特特特率率率率）进进进进行行行行接接接接收收收收，即即即即发发发发送送送送时钟与接收时钟不同步时钟与接收时钟不同步时钟与接收时钟不同步时钟与接收时钟不同步7/24/202412第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-2 数据传输方式（数据传输方式（3）同步传输的优缺点同步传输的优缺点传传传传输输输输效效效效率率率率高高高高，字字字字符符符符传传传传输输输输中中中中不不不不需需需需要要要要加加加加起起起起始始始始位位位位和和和和停停停停止位，其缺点是需增加一根时钟传输线止位，其缺点是需增加一根时钟传输线止位，其缺点是需增加一根时钟传输线止位，其缺点是需增加一根时钟传输线异步传输的优缺点异步传输的优缺点不不不不需需需需要要要要时时时时钟钟钟钟传传传传输输输输线线线线，但但但但字字字字符符符符传传传传输输输输中中中中需需需需要要要要加加加加起起起起始始始始位和停止位，因而传输效率较低位和停止位，因而传输效率较低位和停止位，因而传输效率较低位和停止位，因而传输效率较低7/24/202413第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-2 数据传输方式（数据传输方式（4）帧传输（必须采用帧传输（必须采用帧传输（必须采用帧传输（必须采用ASCIIASCII码传输码传输码传输码传输）将要传输的信息（数据）组成一个包将要传输的信息（数据）组成一个包将要传输的信息（数据）组成一个包将要传输的信息（数据）组成一个包 首先发送数个同步字符（首先发送数个同步字符（首先发送数个同步字符（首先发送数个同步字符（SYNSYN）随后开始发送帧起始字符（随后开始发送帧起始字符（随后开始发送帧起始字符（随后开始发送帧起始字符（STXSTX）紧接着发送数据紧接着发送数据紧接着发送数据紧接着发送数据 最后发送帧结束字符（最后发送帧结束字符（最后发送帧结束字符（最后发送帧结束字符（ETXETX）采用帧传输的优缺点采用帧传输的优缺点采用帧传输的优缺点采用帧传输的优缺点 传输速率高，占用传输速率高，占用传输速率高，占用传输速率高，占用CPUCPU时间少，数据可靠；时间少，数据可靠；时间少，数据可靠；时间少，数据可靠；缺点是要将原码转化成缺点是要将原码转化成缺点是要将原码转化成缺点是要将原码转化成ASCIIASCII码，效率下降了一半码，效率下降了一半码，效率下降了一半码，效率下降了一半7/24/202414第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-2 数据传输方式（数据传输方式（5）传输速率传输速率 单位时间内传送的信息量单位时间内传送的信息量单位时间内传送的信息量单位时间内传送的信息量,调制速率调制速率调制速率调制速率 单位时间内所能调制的调制次数单位时间内所能调制的调制次数单位时间内所能调制的调制次数单位时间内所能调制的调制次数,单位是波特单位是波特单位是波特单位是波特数据信号速率数据信号速率数据信号速率数据信号速率 单位时间内通过信道的信息量，单位是比特单位时间内通过信道的信息量，单位是比特单位时间内通过信道的信息量，单位是比特单位时间内通过信道的信息量，单位是比特/秒秒秒秒数据传输速率数据传输速率数据传输速率数据传输速率 单位时间内传送的数据量单位时间内传送的数据量单位时间内传送的数据量单位时间内传送的数据量,单位常用字符单位常用字符单位常用字符单位常用字符/分表示分表示分表示分表示7/24/202415第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-1-2 数据传输方式（数据传输方式（6）多路复用技术多路复用技术把多路信号用一条信道进行传输，以提高效率把多路信号用一条信道进行传输，以提高效率把多路信号用一条信道进行传输，以提高效率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频分多路复用把把把把信信信信道道道道的的的的频频频频谱谱谱谱分分分分割割割割成成成成若若若若干干干干个个个个互互互互不不不不重重重重叠叠叠叠的的的的小小小小频频频频段段段段，每条小频段都可以看作是一条子信道每条小频段都可以看作是一条子信道每条小频段都可以看作是一条子信道每条小频段都可以看作是一条子信道时分多路复用时分多路复用信道的传输时间分割成许多时间段，信道的传输时间分割成许多时间段，信道的传输时间分割成许多时间段，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这种方法接收端与发送端的时序必须严格同步这种方法接收端与发送端的时序必须严格同步这种方法接收端与发送端的时序必须严格同步7/24/202416第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统第二节第二节 Unit 2数据通讯设备数据通讯设备Equipment of Data Communication 7/24/202417第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统本节主要内容本节主要内容通信适配器通信适配器RS-232标准标准调制解调器调制解调器RS-449、RS-422、RS-423及及RS-485标准标准通信介质（媒质）通信介质（媒质）7/24/202418第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-1 通讯适配器（通讯适配器（1）串行通讯与并行通讯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是目前最常用的通讯方式串行异步通讯接口标准串行异步通讯接口标准通讯适配器通讯适配器将将将将计计计计算算算算机机机机内内内内的的的的并并并并行行行行数数数数据据据据转转转转换换换换成成成成串串串串行行行行数数数数据据据据的的的的一一一一种智能型电路种智能型电路种智能型电路种智能型电路7/24/202419第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-1 通讯适配器（通讯适配器（2）异步通讯适配器异步通讯适配器由由由由地地地地址址址址译译译译码码码码电电电电路路路路，82508250异异异异步步步步通通通通讯讯讯讯器器器器件件件件，EIAEIA接接接接收收收收、发发发发送送送送器器器器件件件件，晶晶晶晶振振振振电电电电路路路路和和和和2525针针针针或或或或9 9针针针针D D型型型型插头组成插头组成插头组成插头组成异异异异步步步步通通通通讯讯讯讯适适适适配配配配器器器器有有有有自自自自己己己己独独独独立立立立的的的的时时时时钟钟钟钟（晶晶晶晶振振振振），发发发发送送送送和和和和接接接接收收收收数数数数据据据据都都都都根根根根据据据据自自自自己己己己的的的的时时时时钟钟钟钟，以以以以及及及及协协协协议议议议进进进进行行行行。这这这这样样样样可可可可以以以以节节节节省省省省时时时时钟钟钟钟联联联联接接接接线线线线，降降降降低低低低硬硬硬硬件成本件成本件成本件成本7/24/202420第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-1 通讯适配器（通讯适配器（3）异步通讯适配器原理框图异步通讯适配器原理框图地址总线地址总线PC总总线线8250异异 步步通通 讯讯器器 件件25针针或或9针针D型插型插头头地地 址址译译 码码EIA接收接收发送器件发送器件晶体电路晶体电路芯片选择芯片选择数据总线数据总线中断请求信号中断请求信号7/24/202421第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-1 通讯适配器（通讯适配器（4）同步通讯适配器同步通讯适配器同步通讯适配器同步通讯适配器也是完成二进制数据串、并相互转换的设备也是完成二进制数据串、并相互转换的设备也是完成二进制数据串、并相互转换的设备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同步通讯适配器间的数据流是连续且同步的同步通讯适配器间的数据流是连续且同步的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，两个异步通讯适配器间的数据流是不连续的，两个异步通讯适配器间的数据流是不连续的，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而是一个字符一个字符地进行同步的而是一个字符一个字符地进行同步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，即同步通讯适配器有两类最常用的协议，即同步通讯适配器有两类最常用的协议，即同步通讯适配器有两类最常用的协议，即SDLCSDLC（同步数据链路控制）和（同步数据链路控制）和（同步数据链路控制）和（同步数据链路控制）和BSCBSC（二进制（二进制（二进制（二进制同步通讯同步通讯同步通讯同步通讯）7/24/202422第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-1 通讯适配器（通讯适配器（5）多协议适配器多协议适配器多协议适配器多协议适配器为满足实际应用中，可能需要用不同的协议为满足实际应用中，可能需要用不同的协议为满足实际应用中，可能需要用不同的协议为满足实际应用中，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实现计算机之间、计算机与外设之间的通讯实现计算机之间、计算机与外设之间的通讯实现计算机之间、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许多制造商提供了在单个扩展板上的异步通许多制造商提供了在单个扩展板上的异步通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讯，同步通讯等的多协议适配器讯，同步通讯等的多协议适配器讯，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，由用此外还有多种电气特性的通讯适配器，由用此外还有多种电气特性的通讯适配器，由用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户要求选择其中的一种进行数据通讯户要求选择其中的一种进行数据通讯户要求选择其中的一种进行数据通讯7/24/202423第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232标准标准RS-232标准标准用于数据终端设备（用于数据终端设备（用于数据终端设备（用于数据终端设备（DTEDTE）和数据通讯设备）和数据通讯设备）和数据通讯设备）和数据通讯设备（DCEDCE）之间的串行数据通讯）之间的串行数据通讯）之间的串行数据通讯）之间的串行数据通讯数据终端设备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中的端末设备，如计算机或终端数据通讯中的端末设备，如计算机或终端数据通讯中的端末设备，如计算机或终端数据通讯设备数据通讯设备指指指指信信信信号号号号交交交交换换换换和和和和发发发发送送送送设设设设备备备备，如如如如波波波波形形形形变变变变换换换换器器器器、基基基基带传输器及调制解调器等带传输器及调制解调器等带传输器及调制解调器等带传输器及调制解调器等7/24/202424第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232标准的功能特性标准的功能特性（1）功能特性描述了其接口引线所代表的功能，分功能特性描述了其接口引线所代表的功能，分功能特性描述了其接口引线所代表的功能，分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为数据功能和控制功能为数据功能和控制功能为数据功能和控制功能RS-232RS-232标准的主要引线功能有标准的主要引线功能有标准的主要引线功能有标准的主要引线功能有5 5类（详见表类（详见表类（详见表类（详见表2-2-1 1）地线地线地线地线 引线引线引线引线1 1是保护地，引线是保护地，引线是保护地，引线是保护地，引线7(7(GND)GND)为信号地为信号地为信号地为信号地 发送数据（发送数据（发送数据（发送数据（TXDTXD）引线引线引线引线2 2 接收数据（接收数据（接收数据（接收数据（RXDRXD）引线引线引线引线3 3 控制信号（对数据的接收和发送起着控制作用）控制信号（对数据的接收和发送起着控制作用）控制信号（对数据的接收和发送起着控制作用）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调制解调器状态信号调制解调器状态信号调制解调器状态信号7/24/202425第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232标准的功能特性标准的功能特性（2）控制信号控制信号控制信号控制信号 请求发送（请求发送（请求发送（请求发送（RTSRTS）引线引线引线引线4 4 清除发送（清除发送（清除发送（清除发送（CTSCTS）引线引线引线引线5 5 DTEDTE准备就绪（准备就绪（准备就绪（准备就绪（DTRDTR）引线引线引线引线2020 数据设备准备就绪（数据设备准备就绪（数据设备准备就绪（数据设备准备就绪（DSRDSR）引线引线引线引线6 6调制解调器状态信号调制解调器状态信号调制解调器状态信号调制解调器状态信号 振铃指示（振铃指示（振铃指示（振铃指示（RIRI）引线引线引线引线2222 载波检测（载波检测（载波检测（载波检测（CDCD）引线引线引线引线8 8RIRI和和和和CDCD信号是专为电话网而设计，只在进行远程通信时才需要信号是专为电话网而设计，只在进行远程通信时才需要信号是专为电话网而设计，只在进行远程通信时才需要信号是专为电话网而设计，只在进行远程通信时才需要7/24/202426第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232标准的电气特性标准的电气特性（1）电气特性主要体现在电气连接方式、电气参数及电气特性主要体现在电气连接方式、电气参数及电气特性主要体现在电气连接方式、电气参数及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通信速率等方面通信速率等方面通信速率等方面电气连接方式电气连接方式电气连接方式电气连接方式（EIARS-232CEIARS-232C及及及及CCITTCCITT建议的方式）建议的方式）建议的方式）建议的方式）特点：非平衡的连接方式、公用地线特点：非平衡的连接方式、公用地线特点：非平衡的连接方式、公用地线特点：非平衡的连接方式、公用地线信号地信号地EIA电平电平TTL电平电平TTL电平电平发送器发送器接收器接收器7/24/202427第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232标准的电气特性标准的电气特性（2）电气参数电气参数引线信号状态（必须是以下三种之一）引线信号状态（必须是以下三种之一）引线信号状态（必须是以下三种之一）引线信号状态（必须是以下三种之一）SPACE/MARKSPACE/MARK（空号（空号（空号（空号/传号）传号）传号）传号）ON/OFFON/OFF（通（通（通（通/断）断）断）断）逻辑逻辑逻辑逻辑0/0/逻辑逻辑逻辑逻辑1 1引线逻辑电平（采用负逻辑）引线逻辑电平（采用负逻辑）引线逻辑电平（采用负逻辑）引线逻辑电平（采用负逻辑）-3-3 -15V-15V表示逻辑表示逻辑表示逻辑表示逻辑1 1；用；用；用；用+3+3 +15V+15V表示逻辑表示逻辑表示逻辑表示逻辑0 0 在在在在发发发发送送送送端端端端，其其其其逻逻逻逻辑辑辑辑电电电电平平平平分分分分别别别别为为为为：+5+5 +15V+15V表表表表示示示示逻辑逻辑逻辑逻辑0 0；-5-5 -15V-15V表示逻辑表示逻辑表示逻辑表示逻辑1 17/24/202428第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232标准的电气特性标准的电气特性（3）其它电气参数其它电气参数旁路电容旁路电容旁路电容旁路电容 RS-232C RS-232C终端一侧的旁路电容终端一侧的旁路电容终端一侧的旁路电容终端一侧的旁路电容C C小小小小于于于于2500PF2500PF开路电压开路电压开路电压开路电压 RS-232C RS-232C的开路电压不能超过的开路电压不能超过的开路电压不能超过的开路电压不能超过25V25V短路抑制性能短路抑制性能短路抑制性能短路抑制性能通信速率通信速率最高通信速率为最高通信速率为最高通信速率为最高通信速率为115200bps115200bps通信距离应小于通信距离应小于通信距离应小于通信距离应小于1515米米米米7/24/202429第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232标准的机械特性标准的机械特性采用标准采用标准25芯连接器，称为芯连接器，称为DB25IBM-PC及其兼容机基本上都使用了及其兼容机基本上都使用了9芯芯连接器（连接器（DB9）接口引线见如表接口引线见如表接口引线见如表接口引线见如表4-34-3所示所示所示所示RS-232CRS-232C的缺点的缺点的缺点的缺点 数据传输速率慢、通讯距离短、未规定标准的连接数据传输速率慢、通讯距离短、未规定标准的连接数据传输速率慢、通讯距离短、未规定标准的连接数据传输速率慢、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器、接口处各信号间易产生串扰等器、接口处各信号间易产生串扰等器、接口处各信号间易产生串扰等7/24/202430第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232的常用连接方法的常用连接方法（1）计算机和调制解调器的连接计算机和调制解调器的连接实现了计算机远程通实现了计算机远程通实现了计算机远程通实现了计算机远程通信的物理层标准，在链信的物理层标准，在链信的物理层标准，在链信的物理层标准，在链路层及更高层协议的作路层及更高层协议的作路层及更高层协议的作路层及更高层协议的作用下，就可以实现计算用下，就可以实现计算用下，就可以实现计算用下，就可以实现计算机间的数据通信机间的数据通信机间的数据通信机间的数据通信。RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTRRI23456782022调调制制解解调调器器23456782022计计算算机机RS-232C典型连接图典型连接图7/24/202431第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232的常用连接方法的常用连接方法（2）远程通信示意图远程通信示意图远程通信示意图远程通信示意图远程通信过程远程通信过程远程通信过程远程通信过程 呼叫建立阶段呼叫建立阶段呼叫建立阶段呼叫建立阶段 （RIRI、RTSRTS、CTSCTS、DSRDSR）数据传输阶段数据传输阶段数据传输阶段数据传输阶段 （双工、半双工，（双工、半双工，（双工、半双工，（双工、半双工，RTSRTS、CTSCTS）拆线阶段拆线阶段拆线阶段拆线阶段 （RTS=OFFRTS=OFF，CTS=OFFCTS=OFF）RS-232C远程通信示意图远程通信示意图计算机或计算机或终端设备终端设备计算机或计算机或终端设备终端设备调制调制解调器解调器调制调制解调器解调器公用电话网公用电话网7/24/202432第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232的常用连接方法的常用连接方法（3）“空空”调制解调器连接方式调制解调器连接方式将两台计算机直接连接，实现快速数据通讯将两台计算机直接连接，实现快速数据通讯将两台计算机直接连接，实现快速数据通讯将两台计算机直接连接，实现快速数据通讯让通信双方在没让通信双方在没让通信双方在没让通信双方在没有调制解调器的情有调制解调器的情有调制解调器的情有调制解调器的情况下依次完成有调况下依次完成有调况下依次完成有调况下依次完成有调制解调器时的信号制解调器时的信号制解调器时的信号制解调器时的信号作用过程作用过程作用过程作用过程空空”调制解调器连接方法之一调制解调器连接方法之一RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTRRI23456782022计计算算机机23456782022RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTRRI计计算算机机7/24/202433第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-2 RS-232的常用连接方法的常用连接方法（4）“空空”调制解调器连接方式调制解调器连接方式空空”调制解调器连接方法之二调制解调器连接方法之二RXDTXDGND237计计算算机机237RXDTXDGND计计算算机机空空”调制解调器连接方法之三调制解调器连接方法之三RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTR234567820计计算算机机234567820RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTR计计算算机机7/24/202434第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-3 调制解调器（调制解调器（1）调制解调器的作用调制解调器的作用利用公用电话网实现数据的远距离传输利用公用电话网实现数据的远距离传输利用公用电话网实现数据的远距离传输利用公用电话网实现数据的远距离传输实现模拟信号与数据信号的转换实现模拟信号与数据信号的转换实现模拟信号与数据信号的转换实现模拟信号与数据信号的转换数据通信系统中的调制解调器数据通信系统中的调制解调器终端终端设备设备计算机计算机设备设备调制调制解调器解调器调制调制解调器解调器公用电话网公用电话网通讯通讯控制器控制器传输传输控制器控制器7/24/202435第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-3 调制解调器（调制解调器（2）调制解调器的分类调制解调器的分类半双工和全双工（传输方式）半双工和全双工（传输方式）半双工和全双工（传输方式）半双工和全双工（传输方式）低速、中速和高速（工作速率）低速、中速和高速（工作速率）低速、中速和高速（工作速率）低速、中速和高速（工作速率）正交幅度键控、频移键控、相移键控和幅相正交幅度键控、频移键控、相移键控和幅相正交幅度键控、频移键控、相移键控和幅相正交幅度键控、频移键控、相移键控和幅相键控等（调制方式）键控等（调制方式）键控等（调制方式）键控等（调制方式）窄带、音频、宽带、短程、多端口和多点调窄带、音频、宽带、短程、多端口和多点调窄带、音频、宽带、短程、多端口和多点调窄带、音频、宽带、短程、多端口和多点调制解调器等（线路业务类型）制解调器等（线路业务类型）制解调器等（线路业务类型）制解调器等（线路业务类型）同步和异步（按同步方式）同步和异步（按同步方式）同步和异步（按同步方式）同步和异步（按同步方式）7/24/202436第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-3 调制解调器（调制解调器（3）调制解调器的主要性能指标调制解调器的主要性能指标调制解调器的主要性能指标调制解调器的主要性能指标带宽利用率带宽利用率带宽利用率带宽利用率差错性能差错性能差错性能差错性能 设备复杂性设备复杂性设备复杂性设备复杂性调制解调器的选择准则调制解调器的选择准则调制解调器的选择准则调制解调器的选择准则工作速率工作速率工作速率工作速率 均衡均衡均衡均衡同步同步同步同步/异步工作异步工作异步工作异步工作差错率差错率差错率差错率兼容性与标准的要求兼容性与标准的要求兼容性与标准的要求兼容性与标准的要求 7/24/202437第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-3 调制解调器（调制解调器（4）调制解调器与模拟电话网的连接调制解调器与模拟电话网的连接直接连接法直接连接法直接连接法直接连接法 电耦合法电耦合法电耦合法电耦合法声耦合法声耦合法声耦合法声耦合法7/24/202438第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-4 RS-449标准接口标准接口RS-449RS-449的特点的特点的特点的特点 在传输速率、增大传输距离、改进电气性能等方面在传输速率、增大传输距离、改进电气性能等方面在传输速率、增大传输距离、改进电气性能等方面在传输速率、增大传输距离、改进电气性能等方面较之较之较之较之RS-232CRS-232C有明显提高有明显提高有明显提高有明显提高 与与与与RS-232CRS-232C主要差别是信号在导线上传输方法不同主要差别是信号在导线上传输方法不同主要差别是信号在导线上传输方法不同主要差别是信号在导线上传输方法不同 RS-232CRS-232C利用传输信号线与公共地之间的电压差，利用传输信号线与公共地之间的电压差，利用传输信号线与公共地之间的电压差，利用传输信号线与公共地之间的电压差，RS-449RS-449利用信号导线之间的信号电压差利用信号导线之间的信号电压差利用信号导线之间的信号电压差利用信号导线之间的信号电压差 可在可在可在可在12201220米的米的米的米的24-AWG24-AWG双绞线上进行数字通讯，速双绞线上进行数字通讯，速双绞线上进行数字通讯，速双绞线上进行数字通讯，速率可达率可达率可达率可达9000090000波特率波特率波特率波特率 有两种标准接口连接器，一种为有两种标准接口连接器，一种为有两种标准接口连接器，一种为有两种标准接口连接器，一种为3737脚，一种为脚，一种为脚，一种为脚，一种为9 9脚脚脚脚7/24/202439第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-4 RS-422标准接口（标准接口（1）RS422RS422电路组成电路组成电路组成电路组成 发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载、接收器等发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载、接收器等发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载、接收器等发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载、接收器等RS-422RS-422每个通道要用二条信号线每个通道要用二条信号线每个通道要用二条信号线每个通道要用二条信号线 只能有一个发送器，可以有多个接收器，因此通常只能有一个发送器，可以有多个接收器，因此通常只能有一个发送器，可以有多个接收器，因此通常只能有一个发送器，可以有多个接收器，因此通常采用点对点通讯方式采用点对点通讯方式采用点对点通讯方式采用点对点通讯方式RS-422电平电平TTL电平电平TTL电平电平发送器发送器接收器接收器RS-422电气连接图电气连接图+7/24/202440第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-4 RS-422标准接口（标准接口（2）RS422RS422特点特点特点特点 双端电气接口型式，其标准是双端线传送信号双端电气接口型式，其标准是双端线传送信号双端电气接口型式，其标准是双端线传送信号双端电气接口型式，其标准是双端线传送信号 通过传输线驱动器，把逻辑电平变换成电位差，通过传输线驱动器，把逻辑电平变换成电位差，通过传输线驱动器，把逻辑电平变换成电位差，通过传输线驱动器，把逻辑电平变换成电位差，完成始端的信息传送完成始端的信息传送完成始端的信息传送完成始端的信息传送 通过传输线接收器，把电位差转变成逻辑电平，通过传输线接收器，把电位差转变成逻辑电平，通过传输线接收器，把电位差转变成逻辑电平，通过传输线接收器，把电位差转变成逻辑电平，实现终端的信息接收实现终端的信息接收实现终端的信息接收实现终端的信息接收 比比比比RS-232CRS-232C传传传传输输输输信信信信号号号号距距距距离离离离长长长长，速速速速度度度度快快快快，传传传传输输输输率率率率最最最最大大大大为为为为10Mbit/s10Mbit/s（电电电电缆缆缆缆允允允允许许许许长长长长度度度度为为为为120120米米米米），如如如如采采采采用用用用较较较较低低低低传输速率，如传输速率，如传输速率，如传输速率，如90009000波特率时，最大距离可达波特率时，最大距离可达波特率时，最大距离可达波特率时，最大距离可达12001200米米米米7/24/202441第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-4 RS-423A标准接口标准接口RS423ARS423A特点特点特点特点 规定为单端线，且与规定为单端线，且与规定为单端线，且与规定为单端线，且与RS-232RS-232兼容，参考电平为地兼容，参考电平为地兼容，参考电平为地兼容，参考电平为地 信号逻辑电平为信号逻辑电平为信号逻辑电平为信号逻辑电平为200mV200mV6V6V，负信号逻辑电平为，负信号逻辑电平为，负信号逻辑电平为，负信号逻辑电平为-200mV200mV-6V-6V（逻辑逻辑逻辑逻辑“1”4V“1”4V，逻辑逻辑逻辑逻辑“0”-4V)“0”-4V)传输速率传输速率传输速率传输速率信号地信号地RS-423电平电平TTL电平电平TTL电平电平发送器发送器接收器接收器RS-423A电气连接图电气连接图+7/24/202442第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-4 RS-485标准接口（标准接口（1）RS485RS485特点特点特点特点 是一种多发送器的电路标准，它是是一种多发送器的电路标准，它是是一种多发送器的电路标准，它是是一种多发送器的电路标准，它是RS-422ARS-422A性能的性能的性能的性能的扩展，是真正意义上的总线标准扩展，是真正意义上的总线标准扩展，是真正意义上的总线标准扩展，是真正意义上的总线标准(允许挂接允许挂接允许挂接允许挂接3232台台台台RS-RS-485485负载设备）负载设备）负载设备）负载设备）但何时控制发送器发但何时控制发送器发但何时控制发送器发但何时控制发送器发送数据或接收机接收数送数据或接收机接收数送数据或接收机接收数送数据或接收机接收数据，则标准未作规定，据，则标准未作规定，据，则标准未作规定，据，则标准未作规定，要由用户自己决定要由用户自己决定要由用户自己决定要由用户自己决定。TXDRS-485总线总线接收允许接收允许发送控制发送控制RS-485接口示意图接口示意图TTL电平电平发送器发送器接收器接收器+RXD7/24/202443第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-4 RS-485标准接口（标准接口（2）RS485RS485与与与与RS-422RS-422的主要区别的主要区别的主要区别的主要区别硬件线路上硬件线路上硬件线路上硬件线路上 RS-422RS-422至少需要至少需要至少需要至少需要4 4根通讯线，根通讯线，根通讯线，根通讯线，RS-485RS-485仅需仅需仅需仅需2 2根；根；根；根；RS-422RS-422不不不不能能能能采采采采用用用用总总总总线线线线方方方方式式式式通通通通讯讯讯讯，但但但但可可可可以以以以采采采采用用用用环环环环路路路路方式通讯，方式通讯，方式通讯，方式通讯，RS-485RS-485两者均可。两者均可。两者均可。两者均可。通讯方式上通讯方式上通讯方式上通讯方式上 RS-422RS-422可以全双工可以全双工可以全双工可以全双工 RS-485RS-485只能半双工只能半双工只能半双工只能半双工两者的其它差异见表两者的其它差异见表两者的其它差异见表两者的其它差异见表4-64-6所示所示所示所示7/24/202444第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-5 通讯介质（媒质）（通讯介质（媒质）（1）通讯介质通讯介质通讯介质通讯介质 指数据通讯中用来传递信号的媒体指数据通讯中用来传递信号的媒体指数据通讯中用来传递信号的媒体指数据通讯中用来传递信号的媒体有线传输媒质有线传输媒质有线传输媒质有线传输媒质 明线：平行而相互绝缘的架空裸线线路明线：平行而相互绝缘的架空裸线线路明线：平行而相互绝缘的架空裸线线路明线：平行而相互绝缘的架空裸线线路 双绞线：由相互绝缘的线索对绞合在一起构成。传双绞线：由相互绝缘的线索对绞合在一起构成。传双绞线：由相互绝缘的线索对绞合在一起构成。传双绞线：由相互绝缘的线索对绞合在一起构成。传输速率较低，抗干扰能力差，只适用小容量局域网。输速率较低，抗干扰能力差，只适用小容量局域网。输速率较低，抗干扰能力差，只适用小容量局域网。输速率较低，抗干扰能力差，只适用小容量局域网。同同同同轴轴轴轴电电电电缆缆缆缆：由由由由同同同同轴轴轴轴的的的的两两两两个个个个导导导导体体体体构构构构成成成成，外外外外导导导导体体体体起起起起屏屏屏屏蔽蔽蔽蔽作用，内导体传递信号，是目前最常采用的媒质。作用，内导体传递信号，是目前最常采用的媒质。作用，内导体传递信号，是目前最常采用的媒质。作用，内导体传递信号，是目前最常采用的媒质。光纤以光导纤维为传输媒质，以光波作为载波光纤以光导纤维为传输媒质，以光波作为载波光纤以光导纤维为传输媒质，以光波作为载波光纤以光导纤维为传输媒质，以光波作为载波7/24/202445第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-2-5 通讯介质（媒质）（通讯介质（媒质）（2）无线传输媒质无线传输媒质无线传输媒质无线传输媒质微波中继微波中继微波中继微波中继 是利用电磁波在对流层的视距范围内传输的一种是利用电磁波在对流层的视距范围内传输的一种是利用电磁波在对流层的视距范围内传输的一种是利用电磁波在对流层的视距范围内传输的一种通信方式，通信距离依靠中继方式延伸通信方式，通信距离依靠中继方式延伸通信方式，通信距离依靠中继方式延伸通信方式，通信距离依靠中继方式延伸卫星转接卫星转接卫星转接卫星转接 实际上也是一种微波通信。它依靠同步通信卫星实际上也是一种微波通信。它依靠同步通信卫星实际上也是一种微波通信。它依靠同步通信卫星实际上也是一种微波通信。它依靠同步通信卫星作为中继站，由于卫星距地面很高，故可以覆盖作为中继站，由于卫星距地面很高，故可以覆盖作为中继站，由于卫星距地面很高，故可以覆盖作为中继站，由于卫星距地面很高，故可以覆盖较大通信区域较大通信区域较大通信区域较大通信区域7/24/202446第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统第三节第三节 Unit 3数据通讯中的检错与纠错数据通讯中的检错与纠错Mistake Checking&Modifying in Data Communication 7/24/202447第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统本节主要内容本节主要内容奇奇/偶校验偶校验 （Parity Check)循环冗余校验循环冗余校验CRC （Cyclic Redundancy Check)恒比码恒比码7/24/202448第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-3 数据通讯中的检错与纠错数据通讯中的检错与纠错差错检测技术的原理差错检测技术的原理差错检测技术的原理差错检测技术的原理 发送方在发送数据的基础上，生成某些校验编码，发送方在发送数据的基础上，生成某些校验编码，发送方在发送数据的基础上，生成某些校验编码，发送方在发送数据的基础上，生成某些校验编码，然后将该校验编码附加在数据后面一起发送然后将该校验编码附加在数据后面一起发送然后将该校验编码附加在数据后面一起发送然后将该校验编码附加在数据后面一起发送 接收方收到数据和校验码后，用校验码对收到的数接收方收到数据和校验码后，用校验码对收到的数接收方收到数据和校验码后，用校验码对收到的数接收方收到数据和校验码后，用校验码对收到的数据进行检验，以确立本次传输是否正确据进行检验，以确立本次传输是否正确据进行检验，以确立本次传输是否正确据进行检验，以确立本次传输是否正确差错检测技术的核心是校验编码差错检测技术的核心是校验编码差错检测技术的核心是校验编码差错检测技术的核心是校验编码常用的校验编码方法常用的校验编码方法常用的校验编码方法常用的校验编码方法 奇奇奇奇/偶校验编码、循环冗余校验编码和恒比校验编码偶校验编码、循环冗余校验编码和恒比校验编码偶校验编码、循环冗余校验编码和恒比校验编码偶校验编码、循环冗余校验编码和恒比校验编码7/24/202449第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-3-1 奇奇/偶校验（偶校验（Parity Check）采用奇校验采用奇校验报文加上校验位后应保证报文加上校验位后应保证报文加上校验位后应保证报文加上校验位后应保证“1”“1”码元个数为奇数码元个数为奇数码元个数为奇数码元个数为奇数采用偶校验采用偶校验报文加上校验位后应保证报文加上校验位后应保证报文加上校验位后应保证报文加上校验位后应保证“1”“1”码元个数为偶数码元个数为偶数码元个数为偶数码元个数为偶数奇偶校验方法奇偶校验方法只有在出错码元个数是奇数的情况下才有效，只有在出错码元个数是奇数的情况下才有效，只有在出错码元个数是奇数的情况下才有效，只有在出错码元个数是奇数的情况下才有效，当出错码元个数成偶数时，此法无能为力当出错码元个数成偶数时，此法无能为力当出错码元个数成偶数时，此法无能为力当出错码元个数成偶数时，此法无能为力7/24/202450第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-3-2 循环冗余校验循环冗余校验CRC（1）循环冗余校验简称循环码或循环冗余校验简称循环码或循环冗余校验简称循环码或循环冗余校验简称循环码或CRCCRC码码码码循环冗余校验的特点循环冗余校验的特点循环冗余校验的特点循环冗余校验的特点 有严密的数学结构，检错能力强、实现简单容易有严密的数学结构，检错能力强、实现简单容易有严密的数学结构，检错能力强、实现简单容易有严密的数学结构，检错能力强、实现简单容易线性码线性码线性码线性码 用（用（用（用（n n，k k）来表示）来表示）来表示）来表示 循循循循环环环环码码码码的的的的性性性性质质质质：任任任任一一一一码码码码组组组组的的的的每每每每一一一一次次次次循循循循环环环环左左左左移移移移或或或或右移，所得的新码组仍是该码中的一码组右移，所得的新码组仍是该码中的一码组右移，所得的新码组仍是该码中的一码组右移，所得的新码组仍是该码中的一码组生成多项式生成多项式生成多项式生成多项式7/24/202451第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-3-2 循环冗余校验循环冗余校验CRC（2）CRC-16CRC-16循环码的编码循环码的编码循环码的编码循环码的编码7/24/202452第四章 计算机控制系统中的数据通信技术计算机控制系统计算机控制系统4-3-3 恒比码恒比码恒比码恒比码恒比码恒比码 通通通通讯讯讯讯时时时时不不不不是是是是原原原原码码码码传传传传送送送送，而而而而是是是是对对对对待待待待发发发发送送送送的的的的数数数数据据据据进进进进行行行行编编编编码码码码，使使使使编编编编码码码码后后后后的的的的每每每每一一一一个个个个字字字字节节节节（或或或或每每每每一一一一码码码码组组组组）中中中中，“1”“1”和和和和“0”“0”的个数之比保持恒定的个数之比保持恒定的个数之比保持恒定的个数之比保持恒定检测能力检测能力检测能力检测能力 当当当当码码码码组组组组中中中中任任任任何何何何位位位位置置置置上上上上出出出出现现现现奇奇奇奇数数数数