计算机通信与网络课件.

1、计算机通信与网络 第二讲 数据传输 (通信基础)课件制作人：李众立信道信道信号信号第二讲 数据传输 (通信基础) 数据传输之一 (信道技术） 数据传输技术 计算机通信接口技术 数据传输之三 (复用技术） 提高数据传输效益的相关技术 数据传输之二 (信源技术） 传输的数据变换 （关注多媒体通信 ） 课件制作人：李众立 数据传输之一一、通信系统组成二、数据传输技术要点概览 1、传输介质及基本特性 2、传输的数据变换 3、数据传输技术实现三、计算机通信接口技术（计算机通信技术基础） 1，通信接口基本概念 2、计算机通信接口技术课件制作人：李众立 如何利用传输介质是网络技术应用的一个基本问题目前使用的

2、传输介质有多种，它们在传输特性上存在着差别，因此，数据传输设备采用不同的信号变换技术，以取得满意的数据传输质量。（双绞线，ISM频道868/915，2.4G频道，RS232，RS485，ADSL技术，的利用与限制等），2、传输的数据变换课件制作人：李众立2、传输的数据变换模拟数据与数字数据，模拟信号和数字信号，现在主要是数字数据和数字信号。模拟数据模拟信号放大器调制器数字数据数字信号 数字发送器模拟数据数字信号 PCM编码器数字数据模拟信号调制器讨论：现在使用的四种数据变换的应用实例课件制作人：李众立两种信道通路：模拟信道和数字信道模拟信道传输的关键技术是调制 （数字信号在模拟信道中的载波传输

3、）(1) 模拟传输系统课件制作人：李众立几种最基本的调制方法调制就是进行波形变换（频谱变换）。 最基本的二元制调制方法有以下几种：调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。 (1) 模拟传输系统课件制作人：李众立对数字信号的几种调制方法 010011100基带信号调幅调频调相(1) 模拟传输系统讨论：收音机的载波与检波原理课件制作人：李众立几种新型数字调制方法QAM正交振幅调制：在系统带宽一定的条件下，多进制调制系统的信息传输速率比二进制调制系统高，即多进制调制系统的频带利用率高。但如果充分

4、地利用整个信号矢量平面，即把幅度和相位联合起来调制，就可以在不减小最小距离的情况下，增加信号矢量的端点数目，这就是振幅相位键控(APK) 课件制作人：李众立一种正交调制 QAM QAM (Quadrature Amplitude Modulation) r(r, )可供选择的相位有 12 种，而对于每一种相位有 1 或2 种振幅可供选择。 由于4 bit 编码共有16 种不同的组合，因此这 16 个点中的每个点可对应于一种 4 bit 的编码。 若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行解调时要正确识别每一种状态就越困难。 讨论：有线数字电视的信号调制特色分析课件制作人：李众立无载波幅度相

5、位调制CAP： CAP与QAM的区别在于抑制了不携带任何有用信息的载波，而且。正文载频的调制过程采用两个幅频特性相等、相位特性相差杠/2的横截型带通数字滤波器（Hilbert对）在数字域完成，两路数字信号相加后经DA变换输出，CAP优越于QAM的特点在于更多地使用了数字处理技术，易于大规模的数字集成，降低成本，此外，去除载波分量使得改变频谱的形态、中心频率、对称性等特征更加容易，仅需改变数字滤波器的抽头系数即可。 几种新型数字调制方法讨论：现在使用的调制技术实例分析课件制作人：李众立（2）、数字信号的基带传输 基带（直流和低频开始的信号，频谱结构复杂） 数字数据的数字信号编码(p44) 数字数

6、据的数字信号编码的目标是：经过编码，使二进制“1”和“0”的特性有利于传输， 基带信号的码型原则：频谱中不含直流分量，码型有透明性，易定位，编译码简单。 讨论：网卡送到双绞线上数据波形和MODEM出口波形分析。课件制作人：李众立讨论：分析曼彻斯特编目原理与实现技术课件制作人：李众立数字信号的基带传输基带传输系统中的扰码和解扰 在数字通信系统中常采用扰码技术。扰码的作用是在发送端将传送的数字码变换成“0”、“1”近似等概率、前后独立的随机码流，其目的是限制连“0”或连“1”的长度，从而有利于比特定时信息的提取。使信号频谱扩散并保持相对稳定，可以避免或减轻某些周期性基带信号由于具有较强的离散线谱而

7、造成的对其他系统的干扰。在接收端进行扰乱的逆过程，还原原始数据课件制作人：李众立（2）、数字信号的基带传输 使用数字信号来对模拟数据进行编码的典型实例是：在程控电话交换设备的用户接口电路上，采用脉冲编码调制(PCM)脉冲编码调制 采样周期 Tt信号t采样1001001111000010t编码t解码t还原讨论：计算一路语音PCM码传输频率。课件制作人：李众立（2）、数字信号的基带传输 数字信号的基带传输在近距离通信组网中有广泛的应用前景，但速度与距离是瓶颈。课件制作人：李众立3、数据传输技术实现课件制作人：李众立数字通信实验系统 特色功能 : 提供数字、模拟两个传 输通道. 提供多功能实验信源，

8、 提供有线、无线两种传输介质端口， 提供电子线路与计算机两种实验模式。 课件制作人：李众立 实验系统的技术方案单工话音基带传输设计 （数字信号的基带传输 ） 为实现话音信号的长距离传输，CVSD之后要进行HDB3变换（三阶高密度双极性码） ，将信源基带变换成适合于信道传输的信道基带信号DM是继PCM后的又一种模拟信号数字化方法，使用连续可变斜率增量调制( CVSD)，以16 K bp、或32 K bp的数码率进行编码，收发无需位同步时钟，编译码器结构简，得到广泛的应用。为实现话音信号的长距离传输 讨论： HDB3变换的原理与应用 #课件制作人：李众立 实验系统的技术方案基于MODEM实现多机主

9、从式通信技术 MSM7512BRS是日本OKI公司生产的FSK调制解调器，该器件符合ITU-TV.23规则，采用半双工的工作方式，波特率为1200 kb/s;具有75 kb/s波特率的反向传输通道。讨论：在实验方案中要使用电话线远距离通信， 需要怎样的软硬件补充 #课件制作人：李众立 实验系统的技术方案基于语音录放芯片的信源设计讨论：提出性价比更好信源方案课件制作人：李众立DTE ：数据终端设备，有数据处理能力和发送、接收数据能力的设备。DCE ：数据电路端接设备，在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码，负责数据链路的连接。 三、计算机通信接口技术 DTEDCEDCE串行比特传输信号线与

10、控制线用户环境通信环境用户设施通信设施DTE信号线与控制线用户设施用户环境1，通信接口基本概念课件制作人：李众立（1）、计算机的通信接口基础回顾 计算机通信接口涉及两个最基本的问题， 一是计算机如何与其他设备连接（通信接口要求）二是计算机进行信息交换（数据与协议） 2、计算机通信接口技术 1）异步串行通信接口 将构成信息的字符转换为二进制数据位，按照设定频率，顺序逐位传输的通信方式 （串行通信有两种基本通信方式，即异步通信和同步通信 ，思考同步通信）课件制作人：李众立接口电平转换：异步串行通信接口 数据格式，波特率讨论：异步串行通信的数据、波形编码分析。课件制作人：李众立异步通信接口原理与应用

11、设置数据格式，波特率，（寄存器设置），接收：读状态标志，读接收缓冲器，存放数据发送：读状态标志（空），取数据，写发送缓冲器， 讨论：PC机，高级片机的异步通信接口的新功能。课件制作人：李众立（1）、计算机的通信接口基础回顾2）、远距离串行通信接口标准RS4222、计算机通信接口技术 一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/S，最大距离可达1200M。一条平衡线上最多可连接10个接收器。 电路由发送器、平衡电缆、负载电阻、接收器几部分组成。每个通道用两条线，定义为A、B，AA与BB对应相连，收发两端之间有大于200MV的电平时，输出正逻辑电平1。该标准输出的电压范围为正负2-6V，课件制作人

12、：李众立2）、远距离串行通信接口标准EIA在 RS422的基础上制定了RS485标准，用以扩展串行异步通信的应用范围。在RS485规范中，增加了多点、双向通信以及抗共模干扰等能力。RS485可采用二线或四线连接。二线连接能实现主从多点双向通信。四线与RS422一样，能实现一对多点的通信，总线上可连接多达32 个设备。 RS485最大传输速率为10Mb/S，当波特率为1200b/S时，最大传输可达15KM，平衡双绞线的长度与传输速率成反比。 RS485需要两个终接电阻，接在传输总线的两端，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。一般在300M 以下不需终接电阻。 通信网络接口中V，X系列使用平衡通信接

13、口，P60RS485课件制作人：李众立(2)、网络接口（以太网） 网络接口也称网卡。由网络接口控制器、网络接口芯片、收发器接口以及隔离电路组成。网络接口控制器NIC是核心部件，主要功能是接收和发送数据流。数据流是以帧进行封装。收发器接口和隔离电路组成了一个调制解调器，用于在网络电缆上传送、接收调制、解调数据流信号。网络接口控制器NIC实现IEEE802。3 的MAC层功能，内部有双DMA通道FIFO 电路， 发送、并串转换模块。它把FIFO中的并行数据转换成串行数据并发送出去。同时，也把串行数据送往CRC校验模块，产生校验码并发送。1）、网卡 原理课件制作人：李众立在嵌入式系统中加RTL801

14、9（8029）芯片构成网络接口，是根据802.3的MAC层(媒体访问控制) 设计的以太网NIC。具有接收与发送物理介质上的串行数据的功能，具备MAC层的控制功能。其内部的协议逻辑阵列能够实现SMA/CD协议，装、拆帧(加、去帧头)，实现接收同步。采用这种方法成木非常低廉，不足的是软件设计比较复杂。(2)、网络接口（以太网） 2）、基于芯片构成网络接口课件制作人：李众立3）、硬件协议栈芯片构成网络接口(2)、网络接口（以太网） MCU多种接口的W5100模块 硬件全部模块化结构，直接RJ-45与网络连接； W5100外围电路优化设计，MCU直接通过直接总线接口、间接总线接口和SPI总线选择连接支

15、持硬件TCP/IP协议： TCP, UDP, ICMP, IGMP, IPv4, ARP, PPPoE, Ethernet；支持ADSL连接 ；4个独立的端口（sockets）同时工作；内部16K字节存储器作TX/RX缓存；内嵌10BaseT/100BaseTX以太网物理层，支持自动应答（全双工/半双工模式）；支持自动极性变换（MDI/MDIX）；讨论：介绍W5100模块应用范例。课件制作人：李众立(3)、新型接口 USB接口是一种通用的高速串行接口。特点是高速传输特性 (具有低速、全速、高速；最快达480 Mbps)和热插拔，扩展性好(最多可以连接127个USB设备)等特点。1）、USB通用

16、串行总线接口CY7C68013属于Cypress公司的一款USB20芯片。是一个带增强型MCS51内核和USB接口的单片机 课件制作人：李众立USB收发数据用差模输入输出驱动器，信号低输出状态，稳态输出值小于0.3V，且要承担1.5K、3.6V的灌电流；在信号的高输出状态，稳态输出值必须大于2.8V，且要承担1.5K到地的拉电流。在传输数据时，驱动器的输出是两个相差180度的信号，即一个输出为高电平时，另一个则为低电平。接收器检测到两条线之间的电压差，当D+比 D-高时， 信号被定义为差模“1”， 反之为差模“0” ； 1）、USB通用串行总线接口课件制作人：李众立USB转UART桥接芯片CP

17、21011）、USB通用串行总线接口课件制作人：李众立 一个USB总线的通用接口芯片，支持USB-HOST主机方式和USB-DEVICE设备方式1）、USB通用串行总线接口 USB接口芯片CH374课件制作人：李众立1）、USB通用串行总线接口 USB接口芯片CH374 内置3 端口HUB 根集线器 支持低速和全速的控制传输、批量传输、中断传输以及同步/等时传输。 具有8 位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机/MCU等系统总线上。 还提供了节约I/O引脚的SPI串行通讯方式，通过3 线或者4 线SPI 串行接口以及中断输出与单片机/MCU 等相连接。 讨论：介绍CH374模块应用范例。课件制作人：李众立2）、Camera Link接口 Camera Link是基于视频应用发展而来的通信接口Camera Link将28位CMOS/TTL信号转换为四条 Rs-644的低压差分信号数据流。第五条链路并行传输锁相环和时钟。传输时钟的每个周期，28位输入数据被采样和传输。C