計算機通信技術第8章

第8章數(shù)據(jù)通信協(xié)議主要學習內容

：8.1數(shù)據(jù)通信終端設備與數(shù)據(jù)電路設備8.2通信控制器8.3終端接口8.4其他接口8.5通信適配器第一頁，共四十四頁。18.1數(shù)據(jù)通信終端設備與數(shù)據(jù)電路設備

在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，作為信息發(fā)送和接收器的硬件設備稱為終端，也可以說終端是面向用戶的設備。數(shù)據(jù)通信用戶設備按功能可以分為數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)電路設備（DCE）。一、數(shù)據(jù)終端設備（DTE）1、概述數(shù)據(jù)終端設備（DTE）指的是位于用戶網(wǎng)絡接口的用戶端設備，它能夠作為信源、信宿或同時為二者。數(shù)據(jù)終端設備通過數(shù)據(jù)通信設備（例如Modem）連接到一個數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上，并且通常使用數(shù)據(jù)通信設備產(chǎn)生的時鐘信號。數(shù)據(jù)終端設備可以是一臺大型計算機、微機、啞終端、個人計算機、打印機或某種特殊功能的設備。第二頁，共四十四頁。28.1數(shù)據(jù)通信終端設備與數(shù)據(jù)電路設備

數(shù)據(jù)終端設備的功能有：輸入輸出信息；線路連接（和接回線的協(xié)作，收發(fā)同步和電平轉換等）；傳輸控制（串--并轉換和并--串轉換、字符的組合和分解）；差錯校驗；緩沖存儲；數(shù)據(jù)變換（包括編碼或譯碼、代碼變換）；部分數(shù)據(jù)處理。第三頁，共四十四頁。38.1數(shù)據(jù)通信終端設備與數(shù)據(jù)電路設備

數(shù)據(jù)終端設備一般由以下三個部分組成：●輸入輸出部分；●設備控制部分；●傳輸控制部分（或線路控制部分）。第四頁，共四十四頁。48.1數(shù)據(jù)通信終端設備與數(shù)據(jù)電路設備

2.普通終端（1）電傳打字機與打印機電傳打字機是帶有鍵盤的打印機，用戶所打的字和電腦輸出的結果都會在鍵盤前方的打印輸出口上打印出來。隨著顯示器設計的成熟，電傳打字機就逐漸退出了電腦的世界，而鍵盤則從從擺脫出來成為了獨立的一種設備。第五頁，共四十四頁。58.1數(shù)據(jù)通信終端設備與數(shù)據(jù)電路設備

（2）CRT終端陰極射線管（CRT）終端也被稱為視頻顯示終端（VDT）。CRT終端可以分成三類：啞終端、智能終端和用戶可編程終端?！駟〗K端：它是只依賴于主機才能進行處理的終端?！裰悄芙K端：若終端內不僅有內存和一些附加功能，且這種附加功能是由終端內的永久性程序芯片實現(xiàn)的，稱這種終端為智能終端?！窨删幊探K端：它具有智能終端的所有功能，且可由操作者編程，這種終端實際上就是具有一定內存和處理能力的計算機。（3）個人計算機（PC）個人計算機或稱為微型計算機，是目前家庭與商務領域最受歡迎的計算機。第六頁，共四十四頁。68.1數(shù)據(jù)通信終端設備與數(shù)據(jù)電路設備

3、專用終端對硬件進行一些調整或使用特殊的軟件，為特殊用途而設計的終端。（1）銷售點終端銷售點（POS）終端用于零售業(yè)記錄商品的出售情況。POS終端通過通信網(wǎng)絡與主機連接，存貨記錄隨時更新。（2）信用卡確認設備信用卡確認設備通過電話線與信用卡公司或被指定為票據(jù)交換所的銀行相連，此設備確認信用卡能否購物。（3）自動柜員機（ATM）自動柜員機的使用使顧客不必受銀行營業(yè)時間的限制辦理銀行業(yè)務。（4）CAD/CAM終端計算機輔助設計/計算機輔助制造（CAD／CAM）終端設備可繪制工作所需要的圖紙。第七頁，共四十四頁。78.1數(shù)據(jù)通信終端設備與數(shù)據(jù)電路設備

二、數(shù)據(jù)電路設備（DCE）數(shù)據(jù)電路設備也稱為數(shù)據(jù)通信設備（DCE），是DTE與傳輸信道的接口。DCE除提供到網(wǎng)絡的一條物理連接、轉發(fā)業(yè)務量外，還提供了一個用于同步DCE設備和DTE設備之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r鐘信號。當信道為數(shù)字信道時，DCE將來自DTE的數(shù)據(jù)信號進行變換，消除原數(shù)據(jù)信號內的直流分量，進行信號的再生和定時處理。當信道為模擬信道時，DCE將來自DTE的基帶數(shù)據(jù)信號調制載波，通常稱這種DCE為調制解調器（Modem）。時分復用器也是一種DCE。第八頁，共四十四頁。88.2通信控制器通信控制器是指那些把計算機和終端與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)連接起來，并實現(xiàn)通信功能的設備。一、通信控制器的功能●完成計算機／終端與數(shù)據(jù)傳輸線路的連接與控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；●實現(xiàn)信號電子的轉換，串／并轉換及速率轉換；●錯誤檢測與恢復；●根據(jù)傳輸控制規(guī)程完成傳輸控制任務；●實現(xiàn)編碼轉換和信息編輯等功能。第九頁，共四十四頁。98.2通信控制器通信控制器的組成通信控制器一般由線路接口、中央控制、計算機接口和控制存儲器等四部分組成。第十頁，共四十四頁。108.2通信控制器線路控制接口部分負責通信控制設備與外線連接。中央控制部分是通信控制器的核心，它主要負責檢測控制字符，實行差錯控制、時間的監(jiān)視及實現(xiàn)傳輸控制規(guī)程等操作。計算機接口的功能是實現(xiàn)和計算機（或終端）的匹配，與計算機間交換數(shù)據(jù)、傳送命令和狀態(tài)等?？刂拼鎯ζ鞯墓δ苁谴娣啪€路控制字，即存放每條線路狀態(tài)、控制信息的內容等，所存放的內容與組成控制器的其他部分緊密相關。這四個部分的內容，在各類控制器中繁簡程度是不同的。第十一頁，共四十四頁。118.2通信控制器三、通信控制器的分類與應用1．簡單的通信控制器這種通信控制器通常用在終端設備中，一般用插件板作為線路控制或多路控制用，把它稱為線路控制器（LCU），或終端控制器（TCU）。第十二頁，共四十四頁。128.2通信控制器2．功能強的通信控制器（CCU）功能較強的通信控制器按其用途分大致有以下幾種?！癜催B接線路的數(shù)量分，可以分為單路通信控制器和多路通信控制器。●按緩沖能力的大小，可以分為無緩沖通信控制器、字符緩沖控制器和報文緩沖通信控制器?！癜丛O計方案可分為：組合邏輯方案，即完全采用硬件組成；存儲邏輯方案，以存儲器為主體，在存儲器中給每條線路分配固定的單元，存放與該線路有關的各種控制信息以及緩沖各條線路的數(shù)據(jù)；程序控制方案，即用控制存儲器控制，并通過修改微程序來改變控制功能?！癜淳W(wǎng)絡要求的實時性和準確性可分為：實時性很強的通信控制器（不采用差錯控制）和準確性要求很強的通信控制器。第十三頁，共四十四頁。138.2通信控制器3．計算機化的通信控制器這種通信控制器通常稱為通信控制處理機（CCP），也稱為前端處理機（FEP），它是一種被大量使用的通信控制器。通信控制處理機有兩種類型：一種是利用一般的通用計算機稍加改造，作為通信控制機用；另一種是專門為通信控制設計的處理機，它將計算機中對通信控制無用部分取消，而增加了一些適應通信控制用的部分。設置前端處理機的主要目的是減輕主機處理數(shù)據(jù)的負擔。由通信線路進入前端處理機的數(shù)據(jù)可能有錯誤，前端處理機在將數(shù)據(jù)傳送給主機之前就要解決上述問題。第十四頁，共四十四頁。148.2通信控制器第十五頁，共四十四頁。158.3終端接口一、終端接口概念在數(shù)據(jù)通信中，接口部件可以看成是終端與計算機設備聯(lián)系的橋粱，它是DTE與DCE之間的界面或連接條件，稱為終端接口或DTE—DCE接口。1.終端接口●物理條件：物理條件規(guī)定了接口的接線器以及插座形狀、尺寸和插腳排列?！耠姎鈼l件：電氣條件規(guī)定了接D電路的阻抗和信號電平等。●邏輯條件：邏輯條件規(guī)定了接回電路的功能定義和規(guī)程特性（各接口電路相互之間的操作要求和相互關系）。第十六頁，共四十四頁。168.3終端接口2．接口標準為了使不同廠家的產(chǎn)品能夠互換或互連，DTE與DCE在插接方式、引線分配、電氣特性及應答關系上均應符合統(tǒng)一的標準和規(guī)范，這一套標準規(guī)范就是DTE\DCE的接口標準。接口的標準不僅僅局限于物理層接口，對于通信網(wǎng)的其他層次都有相應的國際標準。第十七頁，共四十四頁。178.3終端接口3．終端接口的種類一般通信接口有國際或工業(yè)標準之分，實際上就是按規(guī)程分類。常用接口有RS－232／V.24，V.35，X.21和G.703等。其中，RS－232／V24接口為低速接口，通常情況下其速率上限為20kbt/s；而V.35，X.21及G．703等接口為高速接口。第十八頁，共四十四頁。188.3終端接口二、串行接口串行接口位于DTE與DCE之間，協(xié)調DTE與DCE之間的數(shù)據(jù)、控制信號和定時信息的傳送。1962年，電子工業(yè)協(xié)會（EIA）致力于標準化數(shù)據(jù)終端設備和數(shù)據(jù)電路設備之間的接口設備，于是制定了一套RS－232的規(guī)范。RS－232技術規(guī)范明確了DTE和DCE之間接口的機械、電氣、功能及規(guī)程描述。主要用于速率20kbit/s、距離大約15m的串行數(shù)據(jù)傳輸。RS－232的確切名稱應為：在數(shù)據(jù)終端設備和數(shù)據(jù)電路設備之間進行串行二進制數(shù)據(jù)交換的接口。目前，RS－232最流行的版本是修訂版C，稱為RS－232C。

第十九頁，共四十四頁。198.3終端接口第二十頁，共四十四頁。208.3終端接口1.機械特性EIA的RS-232標準的機械特性規(guī)定：其接口是一端有DB-25針孔連接頭，另一端也是DB－25針孔連接頭的25線電纜，電纜長度不能超過15m。有些制造商使用的是稱為DB-9的連接器，它定義了9針的連接器，這種連接器主要用于筆記本電腦或膝上計算機以及許多將串行和并行端口組合在同一塊適配卡上的桌面計算機端口上的接口。第二十一頁，共四十四頁。218.3終端接口2.電氣特性主要規(guī)定了發(fā)送端驅動器和接收器的電平關系、負載要求、信號速率及連接距離等。①適用范圍：規(guī)定電氣特性一般適用于低于20kbit/s的數(shù)據(jù)速率接口電路。②負載要求：負載阻抗范圍為RL＝3000～7000歐姆。負載開路電壓為EL≤2V③驅動器：驅動器開路電壓為≤25V。④電平特性：當接口點電壓高于十3V時，信號處于“0”狀態(tài)，即“ON”信號（空號）；當接口點電壓低于-3V時，信號處于“l(fā)”狀態(tài)，即“OFF’信號（傳號）。第二十二頁，共四十四頁。228.3終端接口第二十三頁，共四十四頁。238.3終端接口3.功能特性第二十四頁，共四十四頁。248.3終端接口4.RS-232連接過程實例RS-232接口的典型應用有：●計算機與Modem的接口；●計算機與顯示器終端的接口；●計算機與串行打印機的接口。第二十五頁，共四十四頁。258.3終端接口第二十六頁，共四十四頁。268.3終端接口5.零調制解調器（NullModem）大多是兩個設備間距離較近，無需通過Modem等通信設備互連。此情況可以通過EIA提供的方案得到解決，這種方案稱為零調制解調器（NullModem）。在兩臺DTE設備之間，為什么不能直接使用標準的RS-232接口及電纜連接呢？第二十七頁，共四十四頁。278.3終端接口（a）所示為通過電話網(wǎng)絡兩臺DTE設備的連接，兩臺DTE設備通過DCE設備交換信息。通過2腳的數(shù)據(jù)流量總是由DTE設備向外發(fā)送的，而通過3腳的數(shù)據(jù)流量總是DTE設備接收的，DCE設備識別信號的方向并將它轉發(fā)到正確的線路上。（b）所示為直接將兩個DTE設備相連的情況。兩個DTE設備就都要在2腳上發(fā)送數(shù)據(jù)，而在3腳上等待數(shù)據(jù)。這樣接收線3是空閑的，發(fā)送線2由于沖突和噪聲以及不會被任何一臺DTE接收信號。因此，這種情況下的數(shù)據(jù)傳輸是不可能的。第二十八頁，共四十四頁。288.3終端接口為解決圖8.9（b）情況的數(shù)據(jù)傳輸，必須使用交叉電纜進行連接。第二十九頁，共四十四頁。298.4其他接口一、并行接口并行接口在兩個設備之間一次傳送8位或更多位的數(shù)據(jù)，即一次發(fā)送（或接收）一個數(shù)據(jù)字。大多數(shù)計算機終端和外圍設備在內部以并行方式處理數(shù)據(jù)。并行接口通常在位置接近的兩臺或多臺設備之間傳送數(shù)據(jù)，例如，計算機和打印機之間的數(shù)據(jù)傳送。第三十頁，共四十四頁。308.4其他接口二、通用串行接口（USB）1.什么是通用串行接口？USB是英文UniversalSerialBus的縮寫，中文含義是“通用串行總線”。1998年后，隨PC機主板中內置了對USB接日的支持模塊，加上USB設備的日漸增多，USB接口才逐步走進了實用階段。第三十一頁，共四十四頁。318.4其他接口2．USB接口特性USB使用一個4針插頭作為標準插頭。USB標準中將USB分為五個部分：控制器、控制器驅動程序、USB芯片驅動程序、USB設備以及針對不同USB設備的客戶驅動程序。USB需要主機硬件、操作系統(tǒng)和外設三個方面的支持才能工作。目前主板一般都采用支持USB功能的控制芯片組，而且也安裝USB接口插槽。Windows98及以上版本的操作系統(tǒng)都內置了對USB接口的支持（但WindowsNT尚不支持USB）。第三十二頁，共四十四頁。328.4其他接口3．USB2.0標準USB2.0將設備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度增加到了480Mbit／S，比USB1.1標準快40倍左右。而且具有多種速度的周邊設備都可以被連接到USB2.0的線路上。USB2.0可以使用原來USB定義中同樣規(guī)格的線纜，接頭的規(guī)格也完全相同，在高速的前提下一樣保持了USB1．1的優(yōu)秀特色，也保證了向下兼容。第三十三頁，共四十四頁。338.4其他接口三、1394總線接口l．IEEE1394接口IEEE1394高性能串行總線標準（又稱為FireWire），是一種高速的總線接口技術，目標是為了取代現(xiàn)在計算機上所使用的串行和并行傳輸接口（RS232－C，Parallel，SCSI）。USB和IEEE1394相比，二者是相互支持而不相互兼容的。USB是設計用于支持低速和中速外設的，而IEEE1394則是連接高速設備。例如，磁盤驅動器和磁帶設備的理想接口。第三十四頁，共四十四頁。348.4其他接口2．IEEE1394電纜IEEE1394使用一種相對簡單但較硬的電纜。電纜由三組雙絞線組成，其中兩組用于數(shù)據(jù)，一組用于電源和地線。這種電纜易于連接和緊密鎖緊，并且堅固耐用。實際的電纜長度取決于導線的粗細。第三十五頁，共四十四頁。358.4其他接口3．IEEEI394接口的應用針對PC市場推出一系列產(chǎn)品和附件，包括WD1394外置硬盤驅動器，用于臺式PC的WD1394PCI適配器，以及用于筆記本電腦的WD1394CardBusPC卡。1394外部接口有比USB接口大30倍以上的帶寬，可以為一些外部高速設備提供更完美的技術實現(xiàn)。第三十六頁，共四十四頁。368.5通信適配器一、概述在數(shù)據(jù)終端設備的組成中，傳輸控制部分要完成數(shù)據(jù)的并一串轉換和串一并轉換。線路控制單元還完成糾錯功能。另外，數(shù)據(jù)鏈路控制字符在線路控制單元中被插入和刪除。在線路控制單元中，有一塊集成電路完成以上幾項功能。使用異步傳輸時，這個電路稱為UART；使用同步傳輸時，稱為USRT。第三十七頁，共四十四頁。378.5通信適配器第三十八頁，共四十四頁。388.5通信適配器二、通信適配器類型為了與Modem或其他串行設備通信，必須用硬件將計算機內的并行位流轉換與這些設備兼容的串行位流，這些用于并串轉換的硬件稱為適配器。PC機用于通信的適配器種類很多。但按通信規(guī)程來劃分分成兩種：異步通信適配器和同步通信適配器。第三十九頁，共四十四頁。398.5通信適配器1．異步通信適配器異步通信適配器也叫做串口，其功能如下：●

完成數(shù)據(jù)的串并行轉換；●控制與Modem的通信連接；●允許對通信參數(shù)進行軟件控制；●調整數(shù)據(jù)傳輸和接收速率到預定的固定的速率；●在要傳輸?shù)淖址懊婕由掀鹗嘉唬弧駨慕邮盏降淖址淮腥サ羝鹗嘉?；UART實際上就是一個微計算機，它有獨立的時鐘和存儲器，是可編的硬件。第四十頁，共四十四頁。408.5通信適配器2．同步通信適配器同步通信適配器與異步通信適配器一樣完成二進制數(shù)據(jù)的串并轉換。它與異步通信適配器的最大差別是在兩個異步通信適配器之間的數(shù)據(jù)流是連續(xù)的且總是同步的；而兩個異步通信適配器之間的數(shù)據(jù)流是不連續(xù)的，且是一個字符一個字符地進行同步的。此外，同步通信適配器還具有一定的同步協(xié)議，并常以該協(xié)議命名。最常用的協(xié)議有SDLC和BSC。第四十一頁，共四十四頁。41小結1.數(shù)據(jù)通信用戶設備按功能可以分為數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)電路設備（DCE）。數(shù)據(jù)終端設備（DTE）指的是位于用戶網(wǎng)絡接口的用戶端設備，它能夠作為信源、信宿或同時為二者。數(shù)據(jù)電路設備也稱為數(shù)據(jù)通信設備（DCE），是DTE與傳輸信道的接口，該設備