《动车组网络技术（第2版）》课件 第三节 数据的传输方式

动车组网络技术第一章列车网络基础知识第一章列车网络基础知识第一节国内外列车信息网络发展第二节网络基础知识及概念第三节数据的传输方式第四节串行通信接口技术第五节令牌环网络（IEEE802.5标准）第六节ARCNET总线工作原理（IEEE802.4标准）第三节数据的传输方式一、数据编码技术1.数据通信的标准代码

在用图2.1的系统传输数据时，不能直接传输数据的十进制数值、字符或控制字符，应将这些数据或字符信息用适合传输的代码来传输。例如，2位二进制码的四种不同组合00、01、10、11可分别表示某个控制电机处于断开、闭合、出错、不可用等四种不同工作状态。通过编码把一种组合与一个确定的内容联系起来。第三节数据的传输方式一、数据编码技术

国际通用的标准代码128个字符可分为控制字符（32个）和图形字符（96个）两类，如表2.1所示。

每个字符由唯一的七个二进制数表示，如位于l列ll行的字符“ESC"的代码为“0011011”（即b7b6b5b4b3b2b1的顺序）。

传输代码是按照串行排列的，在发送端先发送低位码元，后发送高位码元，它们的发送顺序为b1b2b3b4b5b6b7

。1.数据通信的标准代码第三节数据的传输方式一、数据编码技术2.

数字数据编码

在计算机与设备之问传递数据必须将数据按编码转换成适合信道传输的物理信号。数据编码就是指通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。

用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0、1状态的，称为模拟数据编码；用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态的，称为数字数据编码。下面讨论几种数字数据编码波形。第三节数据的传输方式一、数据编码技术（1）单极性码

信号电平是单极性的，如逻辑l用高电平，逻辑0用零电平的信号表达方式，如图2-3、2.4所示。2.

数字数据编码第三节数据的传输方式一、数据编码技术（3）归零码（RZ）在每一位二进制信息传输之后均返回到零电平的编码。例如，其逻辑1只在该码元时间中的某段（如码元时间的一半）维持高电平后就回复到低电平，如图2.4、2.6所示。（4）非归零码（NRZ）在整个码元时间内都维持有效电平的编码，如图2.3、2.5所示。2.

数字数据编码第三节数据的传输方式一、数据编码技术（4）双极性码

信号电平为正、负两种极性的。如逻辑l用正电平，逻辑0用负电平的信号表达方式，如图2.5、2.6所示。（5）差分码用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0”的编码。电平变化代表“1”，不变化代表“0”，按此规定的码称为差分码。根据初始状态为高电平或低电平，差分码有两种相位恰恰相反的波形。显然，差分码不可能归零，其波形如图2.7所示。2.

数字数据编码第三节数据的传输方式一、数据编码技术图2.5双极性非归零码

图2.6双极性归零码

图2.7差分码2.

数字数据编码第三节数据的传输方式一、数据编码技术

根据信息传输方式，还可分为平衡传输和非平衡传输。平衡传输指无论“0”或“1”都是传输格式的一部分；而非平衡传输中，只有“1”被传输，“0”则以在指定的时刻没有脉冲来表示。实际的传输过程往往是上述几种方式的组合，常见的几种波形如图2.8所示。2.

数字数据编码第三节数据的传输方式一、数据编码技术2.

数字数据编码第三节数据的传输方式一、数据编码技术（6）曼彻斯特编码（ManchesterEncoding）

这是一种常用的基带信号编码。它具有内在的时钟信息，因而能使网络上的每一个系统保持同步。在曼彻斯特编码中，时间被划分为等间隔的小段，其中每小段代表一个比特。每一小段时间本身又分为两半，前半个时间段所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间段传送的是比特值本身。因此，从高电平跳变到低电平表示0；从低电平跳变到高电平表示1。可见在一个时间段内，其中间点总有一次信号电平的变化。因此，携带有信号传送的同步信息而不需另外传送同步信号。2.

数字数据编码第三节数据的传输方式一、数据编码技术（7）差分曼彻斯特编码（DifferentialManchesterEncoding）

差分曼彻斯特编码是曼彻斯特编码的一种变形。其既具有曼彻斯特编码在每个比特时间间隔中间信号一定会发生跳变的特点，也具有差分码用电平变化代表逻辑“1”，不变化代表逻辑“0”的特点，通过检查信号在每个周期起点处有无跳变来区分“0”和“1”，这种检查信号跳变的方式往往更可靠。即使作为通信传输介质的两条导线颠倒了，对该编码信号的状态判别结果依然有效。2.

数字数据编码第三节数据的传输方式一、数据编码技术2.

数字数据编码第三节数据的传输方式一、数据编码技术

模拟数据编码采用模拟信号来表达数据的0，l状态。幅度、频率、相位是描述模拟信号的参数，可以通过改变这三个参数，实现模拟数据编码。幅度键控ASK(Amplitude-ShiftKeying)、频移键控FSK（Frequency-ShiftKeying）、相移键控PSK（Phase-ShiftKeying）是模拟数据编码的三种编码方法。3.模拟数据编码第三节数据的传输方式一、数据编码技术1.并行传输

并行传输是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。且每个数据位都有自己专有的数据传输通道。第三节数据的传输方式二、并行传输与串行传输

在数字通信中，按每次传送的数据位数，传输方式可分为并行传输和串行传输两种。2.串行传输

串行传输是指数据的二进制代码在一条物理信道上以位为单位按时间顺序逐位传输的方式。第三节数据的传输方式二、并行传输与串行传输1、同步的概念同步

是接收端要按发送端所发送的每个码元的重复频率以及起止时间来接收数据。在通信时，接收端要校准自己的时间和重复频率，以便和发送端取得一致，这一过程称为同步过程。

第三节数据的传输方式三、异步传输与同步传输同步方式同步式异步式位同步字符同步帧同步1、同步的概念第三节数据的传输方式三、异步传输与同步传输异步式又称起止同步方式，这是在计算机通信中常用的同步方式。异步传输的特点：（1）起始位和停止位之间，形成一个需传送的字符（即7比特信息位）；（2）起始位起了使该字符内各比特能同步的作用；（3）各字符互不同步，字符的间隔是任意的；（4）一个字符的传送时间由起始位和终止位之间的时间来决定。2、异步传输第三节数据的传输方式三、异步传输与同步传输2、异步传输第三节数据的传输方式三、异步传输与同步传输3、同步传输第三节数据的传输方式三、异步传输与同步传输

同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。

数据帧的第一部分包含一组同步字符，它是一个独特的比特组合，类似于前面提到的起始位，用于通知接收方一个帧已经到达，但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使收发双方进人同步。帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字符一样，它也是一个独待的比特串,类似于前面提到的停止位,用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了。3、同步传输第三节数据的传输方式三、异步传输与同步传输第三节数据的传输方式三、异步传输与同步传输同步与异步传输的区别:(1)异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。(2)异步传输的单位是字而同步传输的单位是帧。(3)异步传输通过字符起止的开始和停止码抓住再同步的机会，而同步则是从数据中抽取同步信息。(4)并步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。(5)异步传输相对于同步传输效率较低。单工通