工业嵌入式MODEM的通信技术.docx

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1、工业嵌入式MODEM的通信技术mahaiyan导语：具有同步和异步的通信数据传输格式，支持多种MODEM标准协议现今，市面上消费的各种嵌入式MODEM可通过公众交换网络PSTN实现数据的传输功能，包括标准的串行和并行的接口，具有同步和异步的通信数据传输格式，支持多种MODEM标准协议V.92、V.90、V.34、V.32bis、V.22bis等，支持V.44、V.42、MNP等纠错协议和V.42bis、MNP5等数据压缩协议。一、通信技术通信是指计算机与计算机或者外围设备之间的数据传送。因此，这里的“信是一种信息，是由数字“1和“0构成的具有一定规那么并反映确定信息的一个数据或者一批数据。数据

2、通信涉及两台设备之间进展传输数据的问题。常用的数据通信方式有并行通信和串行通信两种。当间隔较近而且要求传输速率较高时，通常采用并行通信的方式。当设备间隔较远时，数据往往以串行方式传输。一并行通信和串行通信并行通信比拟简单，可分为不同位数宽度的并行通信，如8位并行通信、16位并行通信等等。在并行数据传输中，8位并行通信有8个数据位同时从一个设备传送到另一个设备，发送设备将8个数据位通过8条数据线传送给接收设备。接收设备在收到这些数据后，不需经过任何改变就可以直接使用。并行通信的特点是数据的每位被同时传输出去或者接收进来。串行通信其数据传输是逐位传输的，因此一样条件下，比并行通信传输速度要慢，但在

3、实际应用中往往选择串行数据传输。因为串行通信发送或者接收数据最多只需两根导线，其一用于发送，另一用于接收。根据串行通信的不同工作方式，还可将发送接收线合二为一，成为发送/接收复用线如半双工。实现串行数据传输的硬件具有经济性和实用性。二串行数据传输方式在串行数据传输中，每次由源地传到目的地的数据只有一位，与同时传输好几位数据的并行数据传输相比，串行数据传输的传输速度要比并行传输慢。在串行数据传输中，各位逐次从源地送到目的地，这就要求在数据源和数据目的地之间进展同步，将各位、字符和报文区分开来。数据链路将控制实现两站点间的同步，它要求位、字符或者报文从一个站点发送到另一个站点时要加上必要的附加信息

4、，这些信息使得接收站和发送站中的硬件时钟得以同步，进而保证由源地发送的信号被目的地正确地识别出来。串行数据通信有两种数据传输方式，即异步串行数据传输和同步串行数据传输。异步通信：异步通信所传输的数据格式也称为串行帧由1个起始位，5、6、7或者8个数据位，1、1.5、2个停顿位和1个校验位组成。起始位约定为0，空闲位约定为1。异步通信的本质是指甲乙通信双方采用独立的时钟，每个数据均以起始位开场，停顿位完毕，起始位触发A、B双方同步时钟。每个异步串行帧中的1位彼此严格同步，位周期一样。异步通信依靠起始位、停顿位保持通信同步，对硬件要求较低，实现起来比拟简单、灵敏。同步通信：同步通信所传输的数据格式

5、也称为同步串帧是由多个数据构成的，每帧有两个或者一个同步字符作为起始位以触发同步时钟开场发送或者接收数据。空闲位需发送同步字符。同步通信依靠同步字符保持通信同步。数据组内数据与数据之间不需要插入同步字符，没有间隙，因此传输速度较快，但要求有准确的时钟来实现收发双方的严格同步，对硬件要求较高，适用于传送成批数据。二、嵌入式MODEM的工作原理MODEM由发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等局部组成。数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据，经接口转换为内部逻辑电平送入发送局部，经调制电路调制成线路要求的信号向线路发送。接收局部接收来自线路的信号，经滤波、反调制、电平转换后复原成数字信号

6、送入数字终端设备。线可以使通信的双方在相距几千公里的地方互相通话，是由于每隔一定间隔都设有中继放大设备，保证话音明晰。在这些设备上假设再配置MODEM，那么能通的地方就可传输数据。一般线路的话音带宽在3003400Hz范围，用它传送数字信号，其信号频率也必须在该范围。常用的调制方法有：频移键控FSK、相移键控PSK、DPSK、幅度调制PAM、QAM、脉冲编码调制PCM等。MODEM通常有三种工作方式：挂机方式、通话方式、联机方式。线未接通是挂机方式；双方通过进展通话是通话方式；MODEM已联通，进展数据传输是联机方式。MODEM通电后，通常先进入挂机方式，通过拨号拨通线路后进入通话方式，最后通

7、过MODEM的“握手经过进入联机方式。MODEM与计算机连接是数据电路终端设备DCEDataCircuitterminatingEquipment与数据终端设备DTEDataTerminalEquipment之间的接口问题。DCE与DTE之间的接口是计算机网络使用上的一个重要问题。一DTE和DCEDTEDataTerminalEquipment，数据终端设备，是具有一定数据处理才能及发送和接收数据才能的设备。DTE可以是一台计算机或者终端，可以以是各种I/O设备。大多数数据处理终端设备的数据传输才能有限，假如将相距很远的两个DTE设备直接连接起来，往往不能进展通信，必须在DTE和传输线路之间加

8、上一个称为数据电路终端设备DCE，DataCircuit-terminalEquipment的中间设备。DCE的作用就是在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。典型的DCE是与模拟线路相联接的MODEM。数字设备通过MODEM接入网络进展通信是利用模拟信号传输数字数据。二RS-232C串行口嵌入式MODEM通常都是通过RS-232C串行口信号线与计算机连接。RS-232允许一个发送设备连接到一个接收设备以传送资料；其原始标准的最大传输速度为20Kbps，但事实上，如今的应用早已远超过这个速度范围。RS-232可讲是相当简单的一种通信标准，假设不使

9、用硬件流控制，那么最多只需利用三根信号线，便可做到全双工的传输作业。RS-232C串行口信号分为三类：传送信号、联络信号和地线。1.传送信号：指TXD发送数据信号线和RXD接收数据信号线。2.联络信号：指RTS、CTS、DTR、DSR、DCD和RI六个信号，各自功能为：RTS恳求传送，是PC机向MODEM发出的联络信号。CTS去除发送，是MODEM向PC机发出的联络信号。DTR数据终端就绪，是PC机向MODEM发出的联络信号。DSR数据准备就绪，是MODEM向PC机发出的联络信号。它指出本地MODEM的工作状态。DCD传送检测，是MODEM向PC机发出的状态信号。RI振铃指示，是MODEM向P

10、C机发出的状态信号。3.地线信号GND，为相连的主机和MODEM提供同一电势参考点。三、调制和协议标准在通信领域中，协议Protocol指的是通信双方应遵守的一套共同的技术规那么或者标准。假如这套规那么或者标准被较多的用户承受，便可以称为标准Standard。MODEM最根本的功能是调制和解调，近年度来已开展出一系列技术标准；此外，现今的MODEM产品为进步传输速度，大都还将压缩和纠错技术引入其中。一标准MODEM协议MODEM的根本功能是在计算机提供的二进制数字信号与网支持的模拟信号之间进展转换，使计算机可以利用网进展远间隔的数据通信。调制解调技术的核心就是怎样在带宽有限4KHz的信道中进步

11、数字信息的传输速度，这个速度常以比特率,即每秒钟传输的二进制位数bitspersecond,简写为bps来衡量。最早的MODEM1958年度由AT&T公司推出的Bell103，它采用简单的调频技术FSKFrequencyShiftKeying，仅提供300bps的传输速度。CCITT根据Bell103公布了一个类似的技术标准V.21。20世纪70年度代AT&T的Bell212采用调幅与调相结合的4DPSK技术,实现了1200bps的传输速度。CCITT的一个类似标准称为V.22。Bell103V.21和Bell212V.22如今已很少使用，但为了与早期的MODEM兼容，不少MODEM仍将这两项

12、技术集成在产品中，作为选项。20世纪80年度代中期CCITTV.22bis标准被大多数MODEM厂家采用，它的16-QAM12个相位角和4个调幅相的正交调制调制技术实现了2400bps的传输速度。接下来，CCITT又公布了采用32-TCM格栅编码调制技术，可实现9600bps速度的V.32标准。CCITT于1991年度公布了V.32bis标准。V.32bis采用128TCM调制技术,可以实现最高14400bps的传输速度，并能根据线路质量的变化，退至12000bps、9600bps、7200bps和4800bps等4个速度档进展工作。1993年度，CCITT推出V.34标准，可实现28800b

13、ps的最高速度，该标准还可按28.8K/26.4K/21.6K/19.2K/16.8K/14.4K/12K/9600/7200/4800bps等多个速度档降速工作。V.90是ITU-T制定的一个56Kbps数据传输标准。V.90使得MODEM可以在PSTN上以高达56Kbps的速率接收数据。V.90连接技术使用一条双向通道：上行通道和下行通道。V.90客户端MODEM的下行接收通道可以到达更高的传输速度56K。V.90标准可支持33.6Kbps的上行速率。二压缩和纠错技术的协议标准为了进一步进步MODEM对数据的传输速度，除了上述对调制解调技术的不断改良之外，数据压缩技术也在近年度来被引入MO

14、DEM。纠错技术那么是随着压缩技术的采用而被引入的。美国Microcom公司纠错和压缩协议常简写为MNPMicrocomNetworkProtocol，它由一系列独立的纠错和压缩协议组成。其中，MNP1MNP4和MNP10是纠错协议，MNP5和MNP7是压缩协议。MNP已成为压缩纠错技术的工业标准。1988年度，CCITT公布了V.42纠错标准。V.42将MNP4作为它的一个选项。假如两台MODEM中的一台支持V.42，另一台支持MNP4，那么二者可以自动协商执行MNP4的纠错处理。在数据压缩协议方面，MNP5和V.42bis最为流行。CCITT于1989年度公布的V.42bis是一种更为有效的压缩协议。由于V.42bis具有自动测试功能，可以通过在线测试自动地在压缩形式与透明形式不作压缩处理之间进展切换，因此V.42bis的适应性比MNP5要好。压缩技术与纠错技术是严密相关的，假如选择了V.42bis压缩协议，那么MODEM将自动启用V.42纠错协议；而假如用MNP5压缩，那么自然采用MNP纠错。四、结语嵌入式MODEM可以具有传统的MODEM的所有功能，利用线PSTN解决数据传输问题，而且其体积小、可靠性高、灵敏方便，非常合适用于通信量不太大的终端设备之间的通信。在配电自动化、远程抄表、税控POS机、银税POS机等方面都有广阔的应用前景，有很大的市场空间。0