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数据传输方式d4


• 同步传输可用于一个单块电路板的元件之间传 送数据,或者用于电缆连接在30 ~ 40cm甚至 更短距离的数据通信 • 适合高速传输的要求 • 需要一条额外的线来传输时钟信号 • 长距离的数据通讯时同步传输的代价较高,容 易受到噪声的干扰
• 异步传输中,每个通信节点都有自己的时钟信号。每个 通信节点必须在时钟频率上保持一致,并且所有的时钟 必须在一定误差范围内相吻合。当传输一个字节或数据 帧时,通常会包括一个起始位来同步时钟。 • 异步又称起止(sta在传送信号的每一数据 位时都同步。
数据传输方式
数据传输方式是指数据代码的传输顺序和数据信号传 输时的同步方式
串行传输和并行传输
• 串行传输( Serial Transmission)中,数据流以 串行方式逐位地在一条信道上传输。每次只能发送 一个数据位,发送方必须确定是先发送数据字节的 高位还是低位。同样,接收方也必须知道所收到字 节的第一个数据位应该处于什么位臵。串行传输具 有易于实现,在长距离连接中可靠性高等优点。适 合远距离的数据通信
数据域
校验域
帧尾
结束标准
通信线路的工作方式
• 单工通信:指所传送的信息始终朝着一个方向, 而不进行与此相反方向的传送,如设A为发送终 端,B为接收终端,数据只能从A传送至B,而不 能由B传送至A。单工通信线路一般采用二线制 • 半双工通信:指信息流可在两个方向上传输,但 同一时刻只限于一个方向传输。如信息可以从A 传至B,或从B传至A,所以通信双方都具有发送 器和接收器。实现双向通信必须改换信道方向。
f ( x ). x k R( x ) Q( x) G( x) G( x)
• 式中R(x)为余数多项式
3.将f(x).xk+R(x)作为整体,从发送端通过通 信信道传送到接收端; 4.接收端对接收数据多项式f’(x)采用同样的运 f ' ( x). x k R ' ( x) 算,即 Q( x) G( x) G( x)
生成多项式G(x)
• CRC -12 G(x)=x12+x11+ x3+x2+x+1 • CRC -16 G(x)=x16+x15+ x2+1 • CRC -CCITT G(x)=x16+x12+x5+1 • CRC -32 G(x)=x32+x26+ x23+x22+ x16+x12+ x11+x10+x8+x7+ x5+x4+x2+x+1
帧同步(Frame synchronous):。
• 数据帧是一种按事先约定将数据信息组织成组的形式 • 帧同步指数据帧发送时,收发双方以帧头帧尾为特征 实行同步的工作方式。它将数据帧作为一个整体,实 行起止同步 • 在工业数据通信系统中涉及到的同步方式主要有位同 步和帧同步
通信数据帧的构成 帧头
起始标志 控制域
• 字符同步(Character or word synchronous): 在电报传输、计算机与其外设之间的通信中, 通常以字符作为一个独立的整体进行发送, 因而需要按字符同步。字符同步将字符组织 成组后连续传送,每个字符内不加附加位, 每组字符之前必须加上一个或多个同步位或 字符SYN。接收端接收到同步位,并根据它来 确定字符的起始位臵。
求得计算余数多项式; 5.接收端根据计算余数多项式R’(x)是否等于接收 余数多项式R(x)来判断是否出现传输错误。 规则:CRC校验码的生成采用二进制模二算法, 即减法不借位,加法不进位的异或操作。
例:1)发送数据序列为110011(6比特); • 2)生成多项式比特序列为11001(5比特,K =4); x4+x3+1 • 3)将发送数据比特序列乘以24,那么产生的 乘积应为1100110000; • 4)将乘积用生成多项式比特序列去除,求得 余数比特序列为1001; • 5)将余数比特序列加到乘积中得: 1100111001 • 6)如果在数据传输过程中没有发生传输错误, 那么接收端接收到的带有CRC校验码的接收 数据比特序列一定能被相同的生成多项式整除
–奇偶校验:在奇偶校验中,将奇偶校验位加 在每个字符上,以使得一个字符中1的总个数 要么是奇数(奇校验),要么是偶数(偶校 验)。奇偶校验有可能漏掉大量的错误,但 应用起来非常简单。 –求和校验:在发送端和接收端都对传输的数 据进行求和操作,在发送端将校验和附加在 数据信息之后。如果接收端的校验和与发送 端的校验和不同,就表明发生了错误。校验 和方法能检测出95%的错误,但与奇偶校验 方法相比,增加了计算量。
–半双工通信采用二线制线路,当A站向B站发送信息 时,A站将发送器连接在信道上,B站将接收器了解接 在信道上,而当B站向A站发送信息时,B站则要将接 收器从信道上断开,并把发送器接入信道。
• 全双工通信是指指信息流可同时在两个方 向上传输,它相当于把两个相反方向的单 工通信方式组合在一起。这种方式常用于 计算机——计算机之间的通信
差错的检测方法
• 差错检测并不识别哪个或哪些位出现了错误, 仅仅识别出错误的出现 ,差错检测最常用的 方法 :
–冗余:对每个字符都传输两次。如果没有能够连 续两次收到相同的字符,就意味着发生了一个传输 错误。 –回送被用在操作人员手工从键盘输入数据的通信 系统中。把接收端收到的每一个字符都回送给操作 人员,让操作人员来确认字符确确实实被正确输入 了。如果在回送字符期间出现了传输错误,就要进 行重复传输。
–在载波传输中,发送设备要产生某个频率的信号作 为基波来承载信息信号。这个基波就称为载波信号, 基波频率就称为载波频率。然后按幅值键控,频移键 控、相移键控等不同方式改变载波信号的幅值、频率、 相位,形成调制信号后发送。
• 宽带传输:由于基带网的带宽窄,不适 于传输语言,图象等信息,随着多媒体 技术的发展,计算机网络传输数据,文 字,语音,图象等多种信号的任务愈来 愈重,提出了宽带传输的要求。
• 并行传输(Parallel Transmission)是将数据以成 组的方式在两条以上的并行通道上同时传输。它可 以同时传输一组数据位,每个数据位使用单独的一 条导线,例如采用8条导线并行传输一个字节的8个 数据位,另外用一条“选通”线通知接收者接收该 字节,接收方可对并行通道上各条导线的数据位信 号并行取样。若采用并行传输进行字符通信时,不 需要采取特别措施就可实现收发双方的字符同步。 • 串行传输和并行传输的区别在于组成一个字符或字 节的各数据位是依顺序逐位传输还是同时并行地传 输 • 典型应用事例:计算机的串口与并口
异步传输中的位同步、字符同步与帧同步
• 按传输数据的基本组织单位,又将同步分为位同步、字 符同步和帧同步 • 位同步(bit synchronous)。收发两端的时钟同步即为 一种位同步,它是所有同步的基础。接收端可以从接收 信号中提取位同步信号,在接收信号码元1和0的极性变 化中,往往就包含了同步信息。 • 为了使数据传输系统具有最佳的抗干扰性能,保证数据 准确地传递,要求位同步系统的定时信号满足: • (1)接收端与发送端时钟信号的频率相同 • (2)时钟信号与数据信号间保持固定的相位关系。
CRC校验的工作过程
• 1 在发送端,将发送数据多项式f(x).xk,其 中k为生成多项式的最高幂值,例如CRC-12 的最高幂值为12,则发送f(x).x12;对于二进 制乘法来说,f(x).x12的意义是将发送数据位 序列左移12位,用来存入余数
• 2.将f(x).xk除以生成多项式G(x),得:
• 在同步传输中,所有设备都使用一个共同的时 钟,这个时钟可以是参与通信的那些设备或器 件中的一台产生的,也可以是外部时钟信号源 提供的。时钟可以有固定的频率,也可以间隔 一个不规则的周期进行切换。所有传输的数据 位都和这个时钟信号同步。 • 每个数据位只在时钟信号跳变(上升或者下降 沿)之后的一个规定的时间内有效。接收方利 用时钟跳变来决定什么时候读取每一个输入的 数据位。如发送者在时钟信号的下降沿发送数 据字节,接收者则在时钟信号中间的上升沿接 收并锁存数据。也可以利用所检测到的逻辑高 或者低电平来锁存数据
–宽带传输与基带传输的主要区别,一是 数据传输速率不同。基带网的数据速率范 围为0~10Mbps,宽带网可达0~400Mbps; 二是宽带网可划分为多条基带信道。能提 供良好的通信路径。
差错控制
1. 差错控制是为提高通信系统的传输质量而提出的有效 地检测错误,并进行纠正的方法,称作差错检测和校 正,简称为差错控制。 差错控制的主要目的是减少 通信中的传输错误。 2. 差错检测是让报文分组中包含使接收端发现差错的冗 余信息,但它不能确定是哪一比特出错,自己也不能 纠正传输中的差错。差错检测原理简单,实现容易, 编码与解码速度快,在工业数据通信中得到广泛使用。 3. 差错纠正是让每个传输的报文分组中带有足够的冗余 信息,以便接收端能发现并自动纠正传输错误。差错 纠正在功能上优于差错检测,但实现复杂,造价高。
–例如在传输字符前设臵一个启动用的起始位,预告字符的信 息代码即将开始,在信息代码和校验信号结束后,也设臵1个 或多个终止位,表示该字符已结束。 –在起始位和停止位之间,形成一个需传送的字符、数据、指 令。
• 异步方式实现起来简单容易,频率的漂移不会积累,对 线路和收发器要求较低。但异步方式传输中,往往因同 步的需要,要另外传输一个或多个同步字符或帧头,因 而会增加网络开销
发送
单向信道 a. 单工通信
接收
发送
接收
单向信道
接收 发送
b.半双工通信
发送 接收
双向信道
接收 发送
c. 全双工通信
信号的传输模式
• 基带传输:在基本不改变数据信号频率的情况下, 在数字通信中直接传送数据的基带信号,即按数 据波的原样进行传输。它不包含有任何调制,是 目前广泛应用的最基本的数据传输方式 • 载波传输:用数字信号对载波进行调制后实行传 输。最基本的调制方式有上述幅值键控(ASK), 频移键控(FSK)、相移键控(PSK)三种。
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