計(jì)算機(jī)系統(tǒng)第6章通信第一頁(yè)，共56頁(yè)。本章主要內(nèi)容數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)通信中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)第二頁(yè)，共56頁(yè)。第一節(jié)Unit1數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)BasisofDataCommunication

第三頁(yè)，共56頁(yè)。本節(jié)主要內(nèi)容數(shù)據(jù)通信概述數(shù)據(jù)的傳輸方式多路復(fù)用技術(shù)第四頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-1數(shù)據(jù)通信概述（1）通信系統(tǒng)模型任何一個(gè)通信系統(tǒng)都可以借助如圖所示的通信系統(tǒng)模型來(lái)抽象地進(jìn)行描述。噪聲N(t)輸出數(shù)據(jù)d’或信號(hào)d’(t)

信息源發(fā)信機(jī)傳輸媒介噪聲源收信機(jī)受信者通信系統(tǒng)模型示意框圖輸入數(shù)據(jù)d或信號(hào)d(t)發(fā)送信號(hào)s(t)接收信號(hào)

r(t)第五頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-1數(shù)據(jù)通信概述（2）通信傳輸?shù)男畔⒄Z(yǔ)音、圖像、文字、數(shù)據(jù)等信息的類別連續(xù)信息信息的狀態(tài)隨時(shí)間而連續(xù)變化離散信息信息的狀態(tài)是可列的或是離散的通信中的兩種基本傳輸信號(hào)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)第六頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-1數(shù)據(jù)通信概述（3）模擬通信以模擬信號(hào)作為載體來(lái)傳輸信息數(shù)字通信以數(shù)字信號(hào)作為載體來(lái)傳輸信息稱為數(shù)字通信數(shù)據(jù)通信若信息源產(chǎn)生的是數(shù)據(jù)，則整個(gè)通信過(guò)程稱為數(shù)據(jù)通信。（a）模擬信號(hào)

t

u01001（b）數(shù)字信號(hào)

t

u傳輸信號(hào)示意圖第七頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-1數(shù)據(jù)通信概述（4）數(shù)據(jù)編碼在通信系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)正常通信，要對(duì)二進(jìn)制碼和字符的對(duì)應(yīng)關(guān)系作一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)定，這種規(guī)定即稱為編碼。控制字符美國(guó)信息交換標(biāo)準(zhǔn)碼ASCII碼擴(kuò)展ASCII碼第八頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-1數(shù)據(jù)通信概述（5）調(diào)制將數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成能在模擬信道上傳輸?shù)哪M信號(hào)振幅調(diào)制ASK(AmplitudeShiftKeying）用原始脈沖信號(hào)去控制載波的振幅變化頻率調(diào)制FSK(FrequencyShiftKeying)用原始脈沖信號(hào)去控制載波的頻率變化相位調(diào)制PSK(PhaseShiftKeying）用原始脈沖信號(hào)去控制載波的相位變化第九頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-1數(shù)據(jù)通信概述（6）三種調(diào)制信號(hào)示意圖11110000原始信號(hào)（a）調(diào)幅（b）調(diào)頻（c）調(diào)頻（d）調(diào)相（e）調(diào)相第十頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-2數(shù)據(jù)傳輸方式（1）基帶傳輸與頻帶傳輸基帶是指電信號(hào)所固有的頻帶，直接將這些電脈沖信號(hào)進(jìn)行傳輸，就稱為基帶傳輸，它不適合遠(yuǎn)距離傳輸先進(jìn)行調(diào)制使其頻率變窄，再傳輸，則稱為頻帶傳輸串行傳輸與并行傳輸數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上按位依次傳輸?shù)姆绞椒Q為串行傳輸數(shù)據(jù)在多個(gè)信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞椒Q為并行傳輸?shù)谑豁?yè)，共56頁(yè)。4-1-2數(shù)據(jù)傳輸方式（2）串行傳輸中，接收端必須知道波特率（單位：位/秒）、字符同步、幀（或塊）同步同步傳輸發(fā)送端一邊發(fā)送數(shù)據(jù)位，一邊發(fā)送同步時(shí)鐘，接收端根據(jù)發(fā)送端發(fā)送來(lái)的同步時(shí)鐘接收數(shù)據(jù)位，即發(fā)送端與接收端的兩個(gè)時(shí)鐘是同步的異步傳輸發(fā)送端僅發(fā)送數(shù)據(jù)位，而不發(fā)送同步時(shí)鐘，接收端根據(jù)雙方事先約定的時(shí)間（波特率）進(jìn)行接收，即發(fā)送時(shí)鐘與接收時(shí)鐘不同步第十二頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-2數(shù)據(jù)傳輸方式（3）同步傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)傳輸效率高，字符傳輸中不需要加起始位和停止位，其缺點(diǎn)是需增加一根時(shí)鐘傳輸線異步傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)不需要時(shí)鐘傳輸線，但字符傳輸中需要加起始位和停止位，因而傳輸效率較低第十三頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-2數(shù)據(jù)傳輸方式（4）幀傳輸（必須采用ASCII碼傳輸）將要傳輸?shù)男畔ⅲ〝?shù)據(jù)）組成一個(gè)包首先發(fā)送數(shù)個(gè)同步字符（SYN）隨后開(kāi)始發(fā)送幀起始字符（STX）緊接著發(fā)送數(shù)據(jù)最后發(fā)送幀結(jié)束字符（ETX）采用幀傳輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)傳輸速率高，占用CPU時(shí)間少，數(shù)據(jù)可靠；缺點(diǎn)是要將原碼轉(zhuǎn)化成ASCII碼，效率下降了一半第十四頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-2數(shù)據(jù)傳輸方式（5）傳輸速率單位時(shí)間內(nèi)傳送的信息量,調(diào)制速率單位時(shí)間內(nèi)所能調(diào)制的調(diào)制次數(shù),單位是波特?cái)?shù)據(jù)信號(hào)速率單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)信道的信息量，單位是比特/秒數(shù)據(jù)傳輸速率單位時(shí)間內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量,單位常用字符/分表示第十五頁(yè)，共56頁(yè)。4-1-2數(shù)據(jù)傳輸方式（6）多路復(fù)用技術(shù)把多路信號(hào)用一條信道進(jìn)行傳輸，以提高效率頻分多路復(fù)用把信道的頻譜分割成若干個(gè)互不重疊的小頻段，每條小頻段都可以看作是一條子信道時(shí)分多路復(fù)用信道的傳輸時(shí)間分割成許多時(shí)間段，這種方法接收端與發(fā)送端的時(shí)序必須嚴(yán)格同步第十六頁(yè)，共56頁(yè)。第二節(jié)

Unit2數(shù)據(jù)通訊設(shè)備EquipmentofDataCommunication

第十七頁(yè)，共56頁(yè)。本節(jié)主要內(nèi)容通信適配器RS-232標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制解調(diào)器RS-449、RS-422、RS-423及RS-485標(biāo)準(zhǔn)通信介質(zhì)（媒質(zhì)）第十八頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-1通訊適配器（1）串行通訊與并行通訊串行異步通訊是目前最常用的通訊方式串行異步通訊接口標(biāo)準(zhǔn)通訊適配器將計(jì)算機(jī)內(nèi)的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)的一種智能型電路第十九頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-1通訊適配器（2）異步通訊適配器由地址譯碼電路，8250異步通訊器件，EIA接收、發(fā)送器件，晶振電路和25針或9針D型插頭組成異步通訊適配器有自己獨(dú)立的時(shí)鐘（晶振），發(fā)送和接收數(shù)據(jù)都根據(jù)自己的時(shí)鐘，以及協(xié)議進(jìn)行。這樣可以節(jié)省時(shí)鐘聯(lián)接線，降低硬件成本第二十頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-1通訊適配器（3）異步通訊適配器原理框圖地址總線PC總線8250異步通訊器件25針或9針D型插頭地址譯碼EIA接收發(fā)送器件晶體電路芯片選擇數(shù)據(jù)總線中斷請(qǐng)求信號(hào)第二十一頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-1通訊適配器（4）同步通訊適配器也是完成二進(jìn)制數(shù)據(jù)串、并相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備同步通訊適配器間的數(shù)據(jù)流是連續(xù)且同步的兩個(gè)異步通訊適配器間的數(shù)據(jù)流是不連續(xù)的，而是一個(gè)字符一個(gè)字符地進(jìn)行同步的同步通訊適配器有兩類最常用的協(xié)議，即SDLC（同步數(shù)據(jù)鏈路控制）和BSC（二進(jìn)制同步通訊）第二十二頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-1通訊適配器（5）多協(xié)議適配器為滿足實(shí)際應(yīng)用中，可能需要用不同的協(xié)議實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間的通訊許多制造商提供了在單個(gè)擴(kuò)展板上的異步通訊，同步通訊等的多協(xié)議適配器此外還有多種電氣特性的通訊適配器，由用戶要求選擇其中的一種進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊第二十三頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232標(biāo)準(zhǔn)RS-232標(biāo)準(zhǔn)用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間的串行數(shù)據(jù)通訊數(shù)據(jù)終端設(shè)備數(shù)據(jù)通訊中的端末設(shè)備，如計(jì)算機(jī)或終端數(shù)據(jù)通訊設(shè)備指信號(hào)交換和發(fā)送設(shè)備，如波形變換器、基帶傳輸器及調(diào)制解調(diào)器等第二十四頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232標(biāo)準(zhǔn)的功能特性（1）功能特性描述了其接口引線所代表的功能，分為數(shù)據(jù)功能和控制功能RS-232標(biāo)準(zhǔn)的主要引線功能有5類（詳見(jiàn)表2-1）地線引線1是保護(hù)地，引線7(GND)為信號(hào)地發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）引線2接收數(shù)據(jù)（RXD）引線3控制信號(hào)（對(duì)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送起著控制作用）調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)信號(hào)第二十五頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232標(biāo)準(zhǔn)的功能特性（2）控制信號(hào)請(qǐng)求發(fā)送（RTS）引線4清除發(fā)送（CTS）引線5DTE準(zhǔn)備就緒（DTR）引線20數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備就緒（DSR）引線6調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)信號(hào)振鈴指示（RI）引線22載波檢測(cè)（CD）引線8RI和CD信號(hào)是專為電話網(wǎng)而設(shè)計(jì)，只在進(jìn)行遠(yuǎn)程通信時(shí)才需要第二十六頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性（1）電氣特性主要體現(xiàn)在電氣連接方式、電氣參數(shù)及通信速率等方面電氣連接方式（

EIARS-232C及CCITT建議的方式）特點(diǎn)：非平衡的連接方式、公用地線信號(hào)地EIA電平TTL電平TTL電平發(fā)送器接收器第二十七頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性（2）

電氣參數(shù)引線信號(hào)狀態(tài)（必須是以下三種之一）SPACE/MARK（空號(hào)/傳號(hào)）ON/OFF（通/斷）邏輯0/邏輯1引線邏輯電平（采用負(fù)邏輯）-3～-15V表示邏輯1；用+3～+15V表示邏輯0在發(fā)送端，其邏輯電平分別為：+5～+15V表示邏輯0；-5～-15V表示邏輯1第二十八頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性（3）其它電氣參數(shù)旁路電容RS-232C終端一側(cè)的旁路電容C小于2500PF開(kāi)路電壓RS-232C的開(kāi)路電壓不能超過(guò)25V短路抑制性能通信速率最高通信速率為115200bps通信距離應(yīng)小于15米第二十九頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械特性采用標(biāo)準(zhǔn)25芯連接器，稱為DB25IBM-PC及其兼容機(jī)基本上都使用了9芯連接器（DB9）接口引線見(jiàn)如表4-3所示RS-232C的缺點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸速率慢、通訊距離短、未規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的連接器、接口處各信號(hào)間易產(chǎn)生串?dāng)_等第三十頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232的常用連接方法（1）計(jì)算機(jī)和調(diào)制解調(diào)器的連接實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信的物理層標(biāo)準(zhǔn)，在鏈路層及更高層協(xié)議的作用下，就可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)通信。RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTRRI23456782022調(diào)制解調(diào)器23456782022計(jì)算機(jī)RS-232C典型連接圖第三十一頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232的常用連接方法（2）遠(yuǎn)程通信示意圖遠(yuǎn)程通信過(guò)程呼叫建立階段（RI、RTS、CTS、DSR）數(shù)據(jù)傳輸階段（雙工、半雙工，RTS、CTS）拆線階段（RTS=OFF，CTS=OFF）RS-232C遠(yuǎn)程通信示意圖計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器公用電話網(wǎng)第三十二頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232的常用連接方法（3）“空”調(diào)制解調(diào)器連接方式將兩臺(tái)計(jì)算機(jī)直接連接，實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)通訊讓通信雙方在沒(méi)有調(diào)制解調(diào)器的情況下依次完成有調(diào)制解調(diào)器時(shí)的信號(hào)作用過(guò)程空”調(diào)制解調(diào)器連接方法之一RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTRRI23456782022計(jì)算機(jī)23456782022RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTRRI計(jì)算機(jī)第三十三頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-2RS-232的常用連接方法（4）“空”調(diào)制解調(diào)器連接方式空”調(diào)制解調(diào)器連接方法之二RXDTXDGND237計(jì)算機(jī)237RXDTXDGND計(jì)算機(jī)空”調(diào)制解調(diào)器連接方法之三RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTR234567820計(jì)算機(jī)234567820RXDTXDRTSCTSDSRGNDCDDTR計(jì)算機(jī)第三十四頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-3調(diào)制解調(diào)器（1）調(diào)制解調(diào)器的作用利用公用電話網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的調(diào)制解調(diào)器終端設(shè)備計(jì)算機(jī)設(shè)備調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器公用電話網(wǎng)通訊控制器傳輸控制器第三十五頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-3調(diào)制解調(diào)器（2）調(diào)制解調(diào)器的分類半雙工和全雙工（傳輸方式）低速、中速和高速（工作速率）正交幅度鍵控、頻移鍵控、相移鍵控和幅相鍵控等（調(diào)制方式）窄帶、音頻、寬帶、短程、多端口和多點(diǎn)調(diào)制解調(diào)器等（線路業(yè)務(wù)類型）同步和異步（按同步方式）第三十六頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-3調(diào)制解調(diào)器（3）調(diào)制解調(diào)器的主要性能指標(biāo)帶寬利用率差錯(cuò)性能設(shè)備復(fù)雜性調(diào)制解調(diào)器的選擇準(zhǔn)則工作速率均衡同步/異步工作差錯(cuò)率兼容性與標(biāo)準(zhǔn)的要求

第三十七頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-3調(diào)制解調(diào)器（4）調(diào)制解調(diào)器與模擬電話網(wǎng)的連接直接連接法電耦合法聲耦合法第三十八頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-4RS-449標(biāo)準(zhǔn)接口RS-449的特點(diǎn)在傳輸速率、增大傳輸距離、改進(jìn)電氣性能等方面較之RS-232C有明顯提高與RS-232C主要差別是信號(hào)在導(dǎo)線上傳輸方法不同RS-232C利用傳輸信號(hào)線與公共地之間的電壓差，RS-449利用信號(hào)導(dǎo)線之間的信號(hào)電壓差可在1220米的24-AWG雙絞線上進(jìn)行數(shù)字通訊，速率可達(dá)90000波特率有兩種標(biāo)準(zhǔn)接口連接器，一種為37腳，一種為9腳第三十九頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-4RS-422標(biāo)準(zhǔn)接口（1）RS—422電路組成發(fā)送器、平衡連接電纜、電纜終端負(fù)載、接收器等RS-422每個(gè)通道要用二條信號(hào)線只能有一個(gè)發(fā)送器，可以有多個(gè)接收器，因此通常采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊方式RS-422電平TTL電平TTL電平發(fā)送器接收器RS-422電氣連接圖+－第四十頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-4RS-422標(biāo)準(zhǔn)接口（2）RS—422特點(diǎn)雙端電氣接口型式，其標(biāo)準(zhǔn)是雙端線傳送信號(hào)通過(guò)傳輸線驅(qū)動(dòng)器，把邏輯電平變換成電位差，完成始端的信息傳送通過(guò)傳輸線接收器，把電位差轉(zhuǎn)變成邏輯電平，實(shí)現(xiàn)終端的信息接收比RS-232C傳輸信號(hào)距離長(zhǎng)，速度快，傳輸率最大為10Mbit/s（電纜允許長(zhǎng)度為120米），如采用較低傳輸速率，如9000波特率時(shí)，最大距離可達(dá)1200米第四十一頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-4RS-423A標(biāo)準(zhǔn)接口RS—423A特點(diǎn)規(guī)定為單端線，且與RS-232兼容，參考電平為地信號(hào)邏輯電平為200mV～6V，負(fù)信號(hào)邏輯電平為-200mV～-6V（邏輯“1”>4V，邏輯“0”<-4V)傳輸速率信號(hào)地RS-423電平TTL電平TTL電平發(fā)送器接收器RS-423A電氣連接圖+－第四十二頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-4RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口（1）RS—485特點(diǎn)是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它是RS-422A性能的擴(kuò)展，是真正意義上的總線標(biāo)準(zhǔn)(允許掛接32臺(tái)RS-485負(fù)載設(shè)備）但何時(shí)控制發(fā)送器發(fā)送數(shù)據(jù)或接收機(jī)接收數(shù)據(jù)，則標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定，要由用戶自己決定。TXDRS-485總線接收允許發(fā)送控制RS-485接口示意圖TTL電平發(fā)送器接收器+－RXD第四十三頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-4RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口（2）RS—485與RS-422的主要區(qū)別硬件線路上RS-422至少需要4根通訊線，RS-485僅需2根；RS-422不能采用總線方式通訊，但可以采用環(huán)路方式通訊，RS-485兩者均可。通訊方式上RS-422可以全雙工RS-485只能半雙工兩者的其它差異見(jiàn)表4-6所示第四十四頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-5通訊介質(zhì)（媒質(zhì)）（1）通訊介質(zhì)指數(shù)據(jù)通訊中用來(lái)傳遞信號(hào)的媒體有線傳輸媒質(zhì)明線：平行而相互絕緣的架空裸線線路雙絞線：由相互絕緣的線索對(duì)絞合在一起構(gòu)成。傳輸速率較低，抗干擾能力差，只適用小容量局域網(wǎng)。同軸電纜：由同軸的兩個(gè)導(dǎo)體構(gòu)成，外導(dǎo)體起屏蔽作用，內(nèi)導(dǎo)體傳遞信號(hào)，是目前最常采用的媒質(zhì)。光纖以光導(dǎo)纖維為傳輸媒質(zhì)，以光波作為載波第四十五頁(yè)，共56頁(yè)。4-2-5通訊介質(zhì)（媒質(zhì)）（2）無(wú)線傳輸媒質(zhì)微波中繼是利用電磁波在對(duì)流層的視距范圍內(nèi)傳輸?shù)囊环N通信方式，通信距離依靠中繼方式延伸衛(wèi)星轉(zhuǎn)接實(shí)際上也是一種微波通信。它依靠同步通信衛(wèi)星作為中繼站，由于衛(wèi)星距地面很高，故可以覆蓋較大通信區(qū)域第四十六頁(yè)，共56頁(yè)。第三節(jié)

Unit3數(shù)據(jù)通訊中的檢錯(cuò)與糾錯(cuò)MistakeChecking&ModifyinginDataCommunication

第四十七頁(yè)，共56頁(yè)。本節(jié)主要內(nèi)容奇/偶校驗(yàn)（ParityCheck)循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC（CyclicRedundancyCheck)

恒比碼第四十八頁(yè)，共56頁(yè)。4-3數(shù)據(jù)通訊