通信接口協(xié)議綜述,綜合232、422、485、USB及網(wǎng)絡(luò)通訊

1、在現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)傳輸中大量采用接口方式，監(jiān)控系統(tǒng)涉及較多的是串行通信接口和網(wǎng)絡(luò)接口。一、串行通信協(xié)議計(jì)算機(jī)與外設(shè)或計(jì)算機(jī)之間的通信通常有兩種方式：并行通信和串行通信。并行通信指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送。并行方式傳輸數(shù)據(jù)速度快，但占用的通信線多，傳輸數(shù)據(jù)的可靠性隨距 離的增加而下降，只適用于近距離的數(shù)據(jù)傳送。串行通信是指在單根數(shù)據(jù)線上將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳送。發(fā)送過(guò)程中，每發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)，再發(fā)送第二 個(gè)，依此類推。接受數(shù)據(jù)時(shí)，每次從單根數(shù)據(jù)線上一位一位地依次接受，再把它們拼成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)。 在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信中，一般采用串行通信方式，它具有占用通信線少、成本低等優(yōu)點(diǎn)。1、串行通信的基本概念(1)

2、同步和異步通信方式串行通信有兩種最基本的通信方式：同步串行通信方式和異步串行通信方式。同步串行通信方式是指在相 同的數(shù)據(jù)傳送速率下，發(fā)送端和接受端的通信頻率保持嚴(yán)格同步。由于不需要使用起始位和停止位，可以 提高數(shù)據(jù)的傳輸速率，但發(fā)送器和接受器的成本較高。異步串行通信是指發(fā)送端和接受端在相同的波特率 下不需要嚴(yán)格地同步，允許有相對(duì)的時(shí)間時(shí)延，即收、發(fā)兩端的頻率偏差在10 %以內(nèi)，就能保證正確實(shí)現(xiàn)通信。異步通信在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)信號(hào)線上總是呈現(xiàn)高電平狀態(tài)，稱為空閑狀態(tài)(又稱MARK狀態(tài))。當(dāng)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，信號(hào)線變成低電平，并持續(xù)一位的時(shí)間，用于表示發(fā)送字符的開(kāi)始，該位稱為起始位，也稱 SPACE

3、狀態(tài)。起始位之后，在信號(hào)線上依次岀現(xiàn)待發(fā)送的每一位字符數(shù)據(jù)，并且按照先低位后高位的順序 逐位發(fā)送。采用不同的字符編碼方案，待發(fā)送的每個(gè)字符的位數(shù)不同，在5、6、7或8位之間選擇。數(shù)據(jù)位的后面可以加上一位奇偶校驗(yàn)位，也可以不加，由編程指定。最后傳送的是停止位，一般選擇1位、1.5位或2位。(2) 數(shù)據(jù)傳送方式 單工方式。單工方式采用一根數(shù)據(jù)傳輸線，只允許數(shù)據(jù)按照固定的方向傳送。圖8 (a)中A只能作為發(fā)送器，B只能作為接收器，數(shù)據(jù)只能從 A傳送到B，不能從B傳送到A。 半雙工方式。半雙工方式采用一根數(shù)據(jù)傳輸線，允許數(shù)據(jù)分時(shí)地在兩個(gè)方向傳送，但不能同時(shí)雙向傳送。圖8 ( b)中在某一時(shí)刻，A為發(fā)送

4、器，B為接收器，數(shù)據(jù)從 A傳送到B ;而在另一個(gè)時(shí)刻，A可以作為接 收器，B作為發(fā)送器，數(shù)據(jù)從 B傳送到A。 全雙工方式。全雙工方式采用兩根數(shù)據(jù)傳輸線，允許數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行雙向傳送。圖8 (c)中A和B具有獨(dú)立的發(fā)送器和接收器，在同一時(shí)刻，既允許A向B發(fā)送數(shù)據(jù)，又允許 B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。(3) 波特率波特率是指每秒內(nèi)傳送二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)，以b/s和bps(位/秒)為單位。它是衡量串行數(shù)據(jù)傳送速度快慢的重要指標(biāo)和參數(shù)。計(jì)算機(jī)通信中常用的波特率是：110，300，600，1200, 2400，4800, 9600，19200bps。(4 )串行通信的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)在串行通信過(guò)程中存在不同程度的噪聲干擾，這些

5、干擾有時(shí)會(huì)導(dǎo)致在傳輸過(guò)程中岀現(xiàn)差錯(cuò)。因此在串行通 信中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)是非常重要的，也是衡量通信系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)。檢錯(cuò)，就是如何發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸過(guò) 程中岀現(xiàn)的錯(cuò)誤，而糾錯(cuò)就是在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，如何采取措施糾正錯(cuò)誤。 誤碼率誤碼率是指數(shù)據(jù)經(jīng)傳輸后發(fā)生錯(cuò)誤的位數(shù)與總傳輸位數(shù)之比。在計(jì)算機(jī)通信中，一般要求誤碼率達(dá)到10-6數(shù)量級(jí)。誤碼率與通信過(guò)程中的線路質(zhì)量、干擾、波特率等因素有關(guān)。 奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)是常用的一種檢錯(cuò)方式。奇偶校驗(yàn)就是在發(fā)送數(shù)據(jù)位最后一位添加一位奇偶校驗(yàn)位(0或1)，以保證數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位中 1的總和為奇數(shù)或偶數(shù)。若采用偶校驗(yàn)，則應(yīng)保證1的總數(shù)為偶數(shù)；若采用奇校驗(yàn)，則應(yīng)保證1的總和為奇數(shù)。

6、在接受數(shù)據(jù)時(shí)，CPU應(yīng)檢測(cè)數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位中1的總數(shù)是否符合奇 偶校驗(yàn)規(guī)則，如果岀現(xiàn)誤碼，則應(yīng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的錯(cuò)誤處理服務(wù)程序，進(jìn)行后續(xù)糾錯(cuò)。 糾錯(cuò)在基本通信規(guī)程中一般采用奇偶校驗(yàn)或方陣碼檢錯(cuò)，以重發(fā)方式進(jìn)行糾錯(cuò)。在高級(jí)通信中一般采用循環(huán)冗 余碼（CRC）檢錯(cuò)，以自動(dòng)糾錯(cuò)方式來(lái)糾錯(cuò)。一般說(shuō)來(lái)，附加的冗余位越多，檢測(cè)、糾錯(cuò)能力就越強(qiáng)，但 通信效率也就越低。2、串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來(lái)分包括RS-232、RS-422、RS485、USB等。RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做岀規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。USB是近幾年發(fā)展起來(lái)的新型接口標(biāo)準(zhǔn)，主

7、要應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域。（1）RS-232 串行接口目前RS-232是PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口。RS-232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)。RS-232采取不平衡傳輸方式，即所謂單端通信。典型的 RS-232信號(hào)在正負(fù)電平之間擺動(dòng)，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送端驅(qū)動(dòng)器輸出正電平在+5+15V，負(fù)電平在-5-15V電平。當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，線上為TTL電平，從開(kāi)始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平在 +3+12V與-3-12V。RS-232是為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即只用一對(duì)收、發(fā)設(shè)備）通信而設(shè) 計(jì)的，其驅(qū)動(dòng)器負(fù)載為37kQ

8、o由于RS-232發(fā)送電平與接收電平的差僅為2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上雙絞線上的分布電容，其傳送距離最大為約30米，最高速率為 20kb/s。所以RS-232適合本地設(shè)備之間的通信。可以通過(guò)測(cè)量DTE的Txd （或DCE的Rxd）和Gnd之間的電壓了解串口的狀態(tài)，在空載狀態(tài)下，它們之間應(yīng)有約 -10V左右（-5-15V ）的電壓，否則該串口可能已損壞或驅(qū)動(dòng)能力弱。 管腳定義RS-232物理接口標(biāo)準(zhǔn)可分成 25芯和9芯D型插座兩種，均有針、孔之分。其中 TX （發(fā)送數(shù)據(jù)）、RX （接 受數(shù)據(jù)）和GND （信號(hào)地）是三條最基本的引線，就可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的全雙工通信。DTR （數(shù)據(jù)終端

9、就緒）、DSR （數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好）、RTS （請(qǐng)求發(fā)送）和CTS （清除發(fā)送）是最常用的硬件聯(lián)絡(luò)信號(hào)。表1-8-1 RS232接口中DB9 DB25管腳信號(hào)定義9針25針信號(hào)名稱信號(hào)流向簡(jiǎn)稱信號(hào)功能3 2發(fā)送數(shù)據(jù)DTE DCE TxD DTE發(fā)送串行數(shù)據(jù)2 3接收數(shù)據(jù)DTE DCE RTS DTB請(qǐng)求切換到發(fā)送方式8 5清除發(fā)送DTE DCE CTS DCE5切換到準(zhǔn)備接受6 6數(shù)據(jù)設(shè)備就緒 DTE DCE DSR DC準(zhǔn)備就緒可以接受5 7信號(hào)地GND公共信號(hào)地1 8載波檢測(cè)DTE DCE DTR DTEt備就緒可以接受9 22振鈴指示DTE DCE RI通知DTE,通訊線路已接通按照RS232

10、標(biāo)準(zhǔn)，傳輸速率一般不超過(guò) 20kbps，傳輸距離一般不超過(guò) 15M。實(shí)際使用時(shí)通信速率最高可達(dá)115200bpso RS232串行接口基本接線原則設(shè)備之間的串行通信接線方法，取決于設(shè)備接口的定義。設(shè)備間采用RS232串行電纜連接時(shí)有兩類連接方式：直通線：即相同信號(hào)（Rxd對(duì)Rxd、Txd對(duì)Txd）相連，用于DTE （數(shù)據(jù)終端設(shè)備）與 DCE（數(shù)據(jù)通信設(shè)備） 相連。如計(jì)算機(jī)與 MODEM或DTU相連。交叉線：即不同信號(hào)（Rxd對(duì)Txd、Txd對(duì)Rxd）相連，用于DTE與DTE相連。如計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī) 與采集器之間相連。以上兩種連接方法可以認(rèn)為同種設(shè)備相連采用交叉線連接，不同種設(shè)備相連采用直

11、通線連接。在少數(shù)情況下會(huì)出現(xiàn)兩臺(tái)具有 DCE接 口的設(shè)備需要串行通信的情況，此時(shí)也用交叉方式連接。當(dāng)一臺(tái)設(shè)備本身是DTE但它的串行接口按DCE接口定義時(shí)，應(yīng)按DCE接線。如艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司生產(chǎn)的一體化采集器IDA采集模塊上的調(diào)測(cè)接口是按DCE接口定義的，當(dāng)計(jì)算機(jī)與IDA采集模塊的調(diào)測(cè)口連接時(shí)就要采用直通串行電纜。一般地，RS232接口若為公頭，則該接口按DTE接口定義；若為母頭，則該接口按DCE接 口定義。但注意也有反例，不能一概而論。（一些DTE設(shè)備上的串行接口按 DCE接口定義而采用 DB9或DB25母接口的原因 主要是因?yàn)镈TE接口一般都采用公頭，當(dāng)人用手接觸時(shí)易接觸到針腳；采用母

12、頭時(shí)因不易碰到針腳，可避 免人體靜電對(duì)設(shè)備的影響。）對(duì)于某些設(shè)備上的非標(biāo)準(zhǔn) RS232接口，需要根據(jù)設(shè)備的說(shuō)明書確定針腳的定義。如果已知Txd、Rxd和Gnd三個(gè)針腳，但不清楚哪一個(gè)針腳是 Txd，哪一個(gè)針腳是Rxd,可以通過(guò)用萬(wàn)用表測(cè)量它們與Gnd之間的電壓來(lái)判別，如果有一個(gè)電壓為-10V左右，則萬(wàn)用表紅表筆所接的是DTE的Txd或DCE的Rxd。 RS232的三種接線方式三線方式：即兩端設(shè)備的串口只連接收、發(fā)、地三根線。一般情況下，三線方式即可滿足要求，如監(jiān)控主機(jī)與采集器及大部分智能設(shè)備之間相連。簡(jiǎn)易接口方式：兩端設(shè)備的串口除了連接收、 發(fā)、地三根線外，另外增加一對(duì)握手信號(hào)（一般是DSR和

13、 DTR o 具體需要哪對(duì)握手信號(hào)，需查閱設(shè)備接口說(shuō)明。完全口線方式：兩端設(shè)備的串口9線全接。此外，有些設(shè)備雖然需要握手信號(hào)，當(dāng)并不需要真正的握手信號(hào)，可以采用自握手的方式。（2）RS-422/485 串行接口 平衡傳輸RS-422由RS-232發(fā)展而來(lái)。為改進(jìn)RS-232通信距離短、速度低的缺點(diǎn)，RS-422定義了一種平衡通信接口， 將傳輸速率提高到10Mbit/s,并允許在一條平衡總線上連接最多10個(gè)接收器。RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向、平衡傳輸規(guī)范。RS-422的數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸。它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為A,另一線定義為B,如圖1-8-8。

14、通常情況下，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器 A、B之間的正電平在+2+6V,是一個(gè)邏輯狀態(tài)，負(fù)電 平在-2-6V，是另一個(gè)邏輯狀態(tài)。另有一個(gè)信號(hào)地C,在RS-485中還有一 “使能”端，“使能”端是用于控制發(fā)送驅(qū)動(dòng)器與傳輸線的切斷與連接。當(dāng)“使能”端起作用時(shí)，發(fā)送驅(qū)動(dòng)器處于高阻狀態(tài)，稱作“第 三態(tài)”，即它是有別于邏輯“ 1”與“0”的第三態(tài)。接收器也作與發(fā)送端相應(yīng)的規(guī)定，收、發(fā)端通過(guò)平衡雙絞線將 AA與BB對(duì)應(yīng)相連，當(dāng)在收端AB之間有大于+200m V的電平時(shí)，輸岀正邏輯電平，小于-200mV時(shí)，輸岀負(fù)邏輯電平。接收器接收平衡線上的電平范圍通 常在200mV至 6V之間。 RS-422RS-422標(biāo)準(zhǔn)全稱是“平衡

15、電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”，它定義了接口電路的特性。圖1-8-9是典型的RS-422四線接口。實(shí)際上還有一根信號(hào)地線，共5根線。由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動(dòng)器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，故允許在相同傳輸線上連接多個(gè)接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個(gè)節(jié)點(diǎn)。即一個(gè)主設(shè)備（Master）,其余為從設(shè)備（Salve ），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對(duì)多的雙向通信。RS-422四線接口由于采用單獨(dú)的發(fā)送和接收通道，因此不必控制數(shù)據(jù)方向，各裝置之間任何必須的信號(hào)交換均可以按軟件方 式（XON/XOF握手）或硬件方式（一對(duì)單獨(dú)的雙絞線）實(shí)現(xiàn)。RS-422的最大傳輸距離為4000英尺（約1200米

16、），最大傳輸速率為10Mb/s。其平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸 速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能達(dá)到最大傳輸距離。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳 輸。一般100米長(zhǎng)的雙絞線上所能獲得的最大傳輸速率僅為1Mb/s oRS422接口的定義很復(fù)雜，一般只使用四個(gè)端子，其針腳定義分別為TX+ TX-、RX+ RX-,其中TX+和 TX-為一對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)送端子，RX轎口 RX-為一對(duì)數(shù)據(jù)接收端子，參見(jiàn)圖1-8-10 o RS422采用了平衡差分電路，差分電路可在受干擾的線路上拾取有效信號(hào)，由于差分接收器可以分辨0.2V以上的電位差，因此可大大減弱地線干擾和電磁干擾的影響，有利于抑制共模干擾，傳輸

17、距離可達(dá)1200米。另外和RS232不同的是，在一 RS422總線上可以掛接多臺(tái)設(shè)備組網(wǎng)，總線上連接的設(shè)備RS422串行接口同名端相接，與上位機(jī)則收發(fā)交叉， 可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)的通信，如圖 1-8-11所示。(RS232只能點(diǎn)到點(diǎn)通信， 不能組成串行總線。)通過(guò)RS422總線與計(jì)算機(jī)某一串口通信時(shí)，要求各設(shè)備的的通信協(xié)議相同。為了在總線上區(qū)分各設(shè)備，各 設(shè)備需要設(shè)置不同的地址。上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)所有的設(shè)備都能接收到，但只有地址符合上位機(jī)要求的設(shè)備 響應(yīng)。 RS485為擴(kuò)展應(yīng)用范圍，EIA在RS-422的基礎(chǔ)上制定了 RS-485標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，通常在要求 通信距離為幾十米至上千米時(shí)

18、，廣泛采用RS-485收發(fā)器。RS-485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，即在發(fā)送端，驅(qū)動(dòng)器將TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分信號(hào)輸岀；在接收端，接收器將差分信號(hào)變成TTL電平，因此具有抑制共模干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度，能檢測(cè)低達(dá)200mV的電壓，故數(shù)據(jù)傳輸可達(dá)千米以外。RS-485許多電氣規(guī)定與RS-422相仿。如都采用平衡傳輸方式、都需要在傳輸線上接終接電阻等。RS-485可以采用二線與四線方式，二線制可實(shí)現(xiàn)真正的多點(diǎn)雙向通信。而采用四線連接時(shí)，與RS-422 一樣只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多的通信，即只能有一個(gè)主(Master)設(shè)備，其余為從設(shè)備，但它比RS-422有改進(jìn)，無(wú)論四線還是二線連接方式總

19、線上可連接多達(dá)32個(gè)設(shè)備，SIPEX公司新推出的SP485R最多可支持400個(gè)節(jié)點(diǎn)。RS-485與RS-422的共模輸出電壓是不同的。 RS-485共模輸出電壓在-7V至+12V之間，RS-422在-7V至+7V 之間，RS-485接收器最小輸入阻抗為 12KQ; RS-422是4k Q; RS-485滿足所有RS-422的規(guī)范，所以RS-485 的驅(qū)動(dòng)器可以用在 RS-422網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。但 RS-422的驅(qū)動(dòng)器并不完全適用于 RS-485網(wǎng)絡(luò)。RS-485與RS-422 一樣，最大傳輸速率為10Mb/s。當(dāng)波特率為1200bps時(shí)，最大傳輸距離理論上可達(dá)15千米。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成

20、反比，在100kb/s速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。RS-485需要2個(gè)終接電阻，接在傳輸總線的兩端，其阻值要求等于傳輸電纜的特性阻抗。在矩距離傳輸時(shí)可不需終接電阻，即一般在 300米以下不需終接電阻。RS485是RS422的子集，只需要 DATA+( D+)、DATA- (D-)兩根線。RS485與RS422的不同之處在于 RS422為全雙工結(jié)構(gòu)，即可以在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，而RS485為半雙工結(jié)構(gòu)，在同一時(shí)刻只能接收或發(fā)送數(shù)據(jù)。RS485總線上也可以掛接多臺(tái)設(shè)備，用于組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)及多點(diǎn)到多點(diǎn)的通信(多點(diǎn)到多點(diǎn)是指總線 上所接的所有設(shè)備及上位機(jī)任意兩臺(tái)之間均能通信)。連接

21、在RS485總線上的設(shè)備也要求具有相同的通信協(xié)議，且地址不能相同。在不通信時(shí)，所有的設(shè)備處于接收狀態(tài)，當(dāng)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，串口才翻轉(zhuǎn)為發(fā)送狀態(tài)，以避免沖突。為了抑制干擾，RS485總線常在最后一臺(tái)設(shè)備之后接入一個(gè)120歐的電阻。很多設(shè)備同時(shí)有 RS485接口方式和RS422接口方式，常共用一個(gè)物理接口，見(jiàn)圖1-8-14。圖中，RS485的D+和D-與RS422的T+和 T-共用。(3) RS232/422/485 串行通信接口性能比較上述三種通信接口的比較見(jiàn)下表1-8-2。接口性能 RS-232 RS422 RS485操作方式電平差分差分最大傳輸速率 20kb/s(15m) 10Mb/s(12m

22、)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m)10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m)驅(qū)動(dòng)器輸出電壓 無(wú)負(fù)載時(shí) 5X土 15V 5V 5V有負(fù)載時(shí) 2V 1.5V驅(qū)動(dòng)器負(fù)載阻抗 3k Q7k Q 100 Q (min) 54 Q (min)接收輸入阻抗 3k Q7k Q 4k Q 12k Q接收器靈敏度 3V 200mV200mV工作方式全雙工全雙工半雙工連接方式點(diǎn)到點(diǎn)點(diǎn)到多點(diǎn)多點(diǎn)到多點(diǎn)表 1-8-2 RS232、RS422 RS-485 接口性能比較(4) USB接 口USB,全稱是Universal Serial Bus(通用串行總線)，它是在 199

23、4年底由康柏、IBM、Microsoft 等多家公司聯(lián)合制訂的，但是直到 1999年，USB才真正被廣泛應(yīng)用。自從 1994年11月11日發(fā)表了 USB V0.7以 后，USB接口經(jīng)歷了六年的發(fā)展，現(xiàn)在 USB已經(jīng)發(fā)展到了 2.0版本。USB接口的特點(diǎn)是： 數(shù)據(jù)傳輸速率高。USB標(biāo)準(zhǔn)接口傳輸速率為12Mbps,最新的USB2.0支持最高速率達(dá)480Mbps。同串行端 口比，USB大約快1000倍；同并行端口比，USB端口大約快50%。 數(shù)據(jù)傳輸可靠。USB總線控制協(xié)議要求在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)含有3個(gè)描敘數(shù)據(jù)類型、發(fā)送方向和終止標(biāo)志、USB設(shè)備地址的數(shù)據(jù)包。USB設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)支持?jǐn)?shù)據(jù)偵錯(cuò)和糾錯(cuò)功能，

24、增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?同時(shí)掛接多個(gè)USB設(shè)備。USB可通過(guò)菊花鏈的形式同時(shí)掛接多個(gè)USB設(shè)備，理論上可達(dá)127個(gè)。 USB接口能為設(shè)備供電。USE線纜中包含有兩根電源線及兩根數(shù)據(jù)線。耗電比較少的設(shè)備可以通過(guò) USB 口直接取電?？赏ㄟ^(guò) USB口取電的設(shè)備又分低電量模式和高電量模式，前者最大可提供100毫安的電流，而后者則是500毫安。 支持熱插拔。在開(kāi)機(jī)情況下，可以安全地連接或斷開(kāi)設(shè)備，達(dá)到真正的即插即用。USB還具有一些新的特性，如：實(shí)時(shí)性(可以實(shí)現(xiàn)和一個(gè)設(shè)備之間有效的實(shí)時(shí)通信)、動(dòng)態(tài)性(可以實(shí)現(xiàn)接口間的動(dòng)態(tài)切換)、聯(lián)合性(不同的而又有相近的特性的接口可以聯(lián)合起來(lái))、多能性(各個(gè)不同的接

25、口可以使用不同的供電模式)。二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP協(xié)議(一) OSI模型OSI (OSI-Open System Interconnection )開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型是為不同開(kāi)放系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)程之間進(jìn)行通信所定義的標(biāo)準(zhǔn)。OSI包含兩部分：ISO/OSI/RM (ISO7498)、服務(wù)與協(xié)議。OSI參考模型將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為七層。(1 )物理層是OSI參考模型的最低層，與傳輸媒體直接相連，主要作用是建立、保持和斷開(kāi)物理連接，以確保二進(jìn)制比特流的正確傳輸。物理層協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE與數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了接口的4個(gè)特性：機(jī)械特性、電器特性、功能特性和規(guī)程特性。這里的

26、DTE (Data TerminalEquipment )數(shù)據(jù)終端設(shè)備是具有一定數(shù)據(jù)處理能力和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力的設(shè)備，DCE(Data Circuit-TerminalEquipment)數(shù)據(jù)鏈路端接設(shè)備(通信設(shè)備)的作用是在DTE和傳輸線路之間提供信號(hào)變換和編碼的功能。物理層協(xié)議包括 RS-232、RS-449、V.24、V.35、X.21 等。(2) 數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和拆除，確保在一段物理鏈路上數(shù)據(jù)幀的正確傳輸。(3) 網(wǎng)絡(luò)層是OSI模型的第三層，又叫通信子網(wǎng)層，主要用于控制通信子網(wǎng)的運(yùn)行。網(wǎng)絡(luò)層主要作用是將從高層傳送下來(lái)的數(shù)據(jù)分組打包，再進(jìn)行必

27、要的路由選擇、流量控制、差錯(cuò)控制、順序檢測(cè)等處理，使數(shù)據(jù)正確無(wú)誤地傳送到目的端。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括IP、RARP ARP( TCP/IP)、IPX、DECNE、AppleTalk、X.25等。(4) 傳輸層(Transport Layer )位于資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)之間，是通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的橋梁。傳輸層的主要作用是為利用通信子網(wǎng)進(jìn)行通信的兩個(gè)主機(jī)，提供端到端的可靠的、透明的通信服務(wù)。它與應(yīng)用進(jìn)程相關(guān)。TCR UDP是傳輸層協(xié)議。(5) 第五、六、七層是面向信息處理的高層協(xié)議。會(huì)話層的主要作用是組織并協(xié)商兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程之間的會(huì) 話，并管理它們之間的數(shù)據(jù)交換。表示層解決用戶信息的語(yǔ)法表示問(wèn)題，主要目的是

28、使數(shù)據(jù)保持原來(lái)的含 義。應(yīng)用層是OSI模型的最高層，是唯一直接向應(yīng)用程序提供服務(wù)的一層，它直接面向用戶，以滿足用戶的不同需求。（二）TCP/IP 協(xié)議自從TCP/IP在20世紀(jì)70年代早期被引入之后，該協(xié)議已經(jīng)被廣泛使用在全世界的網(wǎng)絡(luò)上。在PC UNIX工作站、小型機(jī)、Macintosh計(jì)算機(jī)、大型機(jī)以及用于連接客戶機(jī)和主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上都可以使用TCP/IP。通過(guò)TCP/IP，成千上萬(wàn)個(gè)公共網(wǎng)絡(luò)和商業(yè)網(wǎng)絡(luò)連接到了Internet 上，使得大量用戶可以對(duì)之進(jìn)行訪問(wèn)。（1）TCP/IP協(xié)議族TCP/IP是一個(gè)協(xié)議族，它的核心協(xié)議主要有傳輸控制協(xié)議 （TCP）、用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP和網(wǎng)際協(xié)議（IP

29、 ）。 在TCP/IP中，與OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層等價(jià)的部分為 IP。另外一個(gè)兼容的協(xié)議層為傳輸層， TCP和UDP都運(yùn)行 在這一層。OSI模型的高層與TCP/IP的應(yīng)用層協(xié)議是對(duì)應(yīng)的。對(duì)主要協(xié)議起補(bǔ)充作用的協(xié)議有五個(gè)，它們是通過(guò)TCP/IP提供的五個(gè)應(yīng)用服務(wù)：文件傳輸協(xié)議（FTP）、遠(yuǎn)程登錄協(xié)議（TELNET、簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議（SMTP、域名服務(wù)（DNS、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)（RMON等。另外超文本傳輸協(xié)議（HTTP用于在Internet上為使用 WW瀏覽器進(jìn)行訪問(wèn) 的用戶傳輸超文本標(biāo)記語(yǔ)言文檔，包括音頻、圖像、視頻和圖形文件。可以使用Ping應(yīng)用程序?qū)ν粋€(gè)網(wǎng)絡(luò)上或者不同網(wǎng)

30、絡(luò)上的結(jié)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)系，確定對(duì)方是否連接并且可以進(jìn)行響應(yīng)。作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理員，可以 使用Ping另外一個(gè)結(jié)點(diǎn)來(lái)快速驗(yàn)證 LAN或WAN!接是否正常工作。Traceroute （Tracert ）應(yīng)用程序使用 戶可以跟蹤網(wǎng)絡(luò)兩點(diǎn)間的跳數(shù)。（2）網(wǎng)絡(luò)中的兩種尋址方法地址是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和主機(jī)的標(biāo)識(shí)，網(wǎng)絡(luò)中存在兩種尋址方法：MA（地址和IP地址，兩種尋址方法既有聯(lián)系又有區(qū)別。MAC地址是設(shè)備的物理地址，位于OSI參考模型的第2層，全網(wǎng)唯一標(biāo)識(shí)，無(wú)級(jí)地址結(jié)構(gòu)（一維地址空間），固化在硬件中，尋址能力僅限在一個(gè)物理子網(wǎng)中。IP地址是設(shè)備的邏輯地址，位于OSI參考模型的第3層，全網(wǎng)唯一標(biāo)識(shí)，分級(jí)地址結(jié)構(gòu)（多維地址空間

31、），由軟件設(shè)定，具有很大的靈活性，可在 全網(wǎng)范圍內(nèi)尋址。IP地址長(zhǎng)度為32bits （4個(gè)字節(jié)），由網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID組成。網(wǎng)絡(luò)ID （Network ID ） 標(biāo)識(shí)主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，主機(jī) ID （ Host ID ）標(biāo)識(shí)在該網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)。IP地址由4段組成，每段以十進(jìn)制數(shù) 表示，4個(gè)十進(jìn)制數(shù)之間用小數(shù)點(diǎn)區(qū)分，如。編址的另一有特殊目的的形式是子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼的目的有兩個(gè)：一是顯示使用的編址類別，二是將網(wǎng) 絡(luò)分成子網(wǎng)來(lái)控制網(wǎng)絡(luò)流量。在第一種情況下，子網(wǎng)掩碼可使得應(yīng)用程序能夠確定地址的哪一部分是網(wǎng)絡(luò) ID，哪一部分是主機(jī)ID。上面介紹的編址稱為IPv4，IPv4已經(jīng)消耗盡了所有的地址。由于 IPv4不能提供網(wǎng)絡(luò)安全，也不能實(shí)施復(fù) 雜的路由選項(xiàng)，如在 QoS的水平上創(chuàng)建子網(wǎng)等，所以應(yīng)用也受到了限制。同時(shí)， IPv4除了提供廣播和多點(diǎn) 傳送編址外，并不具備多個(gè)選項(xiàng)來(lái)處理多種不同的多媒體應(yīng)用程序，如流式視頻或視頻會(huì)議等。為適應(yīng)I P的爆炸式應(yīng)用，Internet 工程任務(wù)組（IETF）開(kāi)始了 IPng（IP next generation） 的初步開(kāi)發(fā)。1996年， IPng的研究誕生