计算机通信技术 第7章 物理层接口及标准.ppt

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1、第第7章章 物理层接口与标准物理层接口与标准物理层作用：物理层作用：OSI_RM最低层，涉及网络物理设备之间的接最低层，涉及网络物理设备之间的接口，其目的是向高层提供透明的二进制比特口，其目的是向高层提供透明的二进制比特流传输。流传输。通信接口标准化的意义通信接口标准化的意义常用的物理层接口标准常用的物理层接口标准RS-232/422/485USBISDN1第第7章章 物理层接口与标准物理层接口与标准7.1 7.1 物理层概述物理层概述7.2 RS-2327.2 RS-2327.3 RS-449/RS-423-A/RS-422-A/RS-4857.3 RS-449/RS-423-A/RS-42

2、2-A/RS-4857.4 X.217.4 X.21标准标准7.5 7.5 通用串行总线通用串行总线(USB)USB)7.6 ISDN7.6 ISDN接口接口本章小结本章小结27.1 物理层概述物理层概述物理层接口定义：位于物理层接口定义：位于DTE和和DCE之间之间的界面，实现不同通信设备之间的互联、的界面，实现不同通信设备之间的互联、互换。互换。3DTE（Data Terminal Equipment):数据终端数据终端设备设备，是指连接到数据通信网络上的用户设备，是指连接到数据通信网络上的用户设备，它可以作为数据源、数据宿或者两者兼备并按它可以作为数据源、数据宿或者两者兼备并按照某一链路

3、协议来完成数据传送控制。照某一链路协议来完成数据传送控制。最先，最先，DTE是指哑终端或打印机，现在，它常是指哑终端或打印机，现在，它常用来指计算机、局域网的互联设备（如网桥和用来指计算机、局域网的互联设备（如网桥和路由器）。路由器）。An end instrument that converts user information into signals for transmission or reconverts the received signals into user information.DTE4DCE：Data Circuit-Terminating Equipment（数据电

4、路终端设备）数据电路终端设备）,与与Data Communication Equipment（数据通数据通信设备）是同义词。信设备）是同义词。它是用来连接它是用来连接DTE设备到通信网络传输电路或设备到通信网络传输电路或信道（信道（channel)的设备（或功能单元），其功的设备（或功能单元），其功能是建立、保持和释放连接，并且提供任何一能是建立、保持和释放连接，并且提供任何一种代码变换或信号变换所需要的功能。种代码变换或信号变换所需要的功能。DCE（1）5DCE位于位于DTE和传输电路（如电话线）之间。和传输电路（如电话线）之间。当信道上传输的是模拟信号时，当信道上传输的是模拟信号时，DCE

5、常指常指modem；当信道让传输的是数字信号时，当信道让传输的是数字信号时，DEC常指常指 CSU/DSU(channel service unit/data service unit).DCE（2）6DTEDCECSRDTEDCECRSCommunicationNetworkDTE-DCEDTE-DCE之间之间的接口标准化的接口标准化7接口标准化接口标准化DTE-DCE之间的之间的接口标准接口标准：为建立、维：为建立、维护和拆除物理通路提供规范的机械、电护和拆除物理通路提供规范的机械、电气、功能和过程特征：气、功能和过程特征：Mechanical Characteristics：规定物理连规

6、定物理连接所使用接插件规格、尺寸、引脚数量和排接所使用接插件规格、尺寸、引脚数量和排列方式等外观特性列方式等外观特性Electrical Characteristics：规定在物理连规定在物理连接上传输二进制比特流所使用的电平、匹配接上传输二进制比特流所使用的电平、匹配阻抗、传输速率和距离限制等。阻抗、传输速率和距离限制等。8Functional Characteristics：定义定义DTE和和DCE之间每条信号线的功能，一般分为之间每条信号线的功能，一般分为data，control,timing and GND etc.Procedural Characteristics：规定信号的规定信

7、号的时序，即各个信号或电路的动作序列。时序，即各个信号或电路的动作序列。97.2 RS-232Recommended Standard1962RS-2321969RS-232C最后修订最后修订1987RS-232D1991RS-232ERS-232-C 是使用最早，应用最多的是使用最早，应用最多的异步串行通信总线RS-232-C是美国电子工业协会（是美国电子工业协会（EIA）制制订的。订的。107.2 RS-232CCITT V.24V系列接口标准是为在电话网（含电话专线和系列接口标准是为在电话网（含电话专线和电话交换网）中进行数据通信而制订的电话交换网）中进行数据通信而制订的DTE-DCE间

8、的接口标准。间的接口标准。CCITT对对RS-232-C作了很小的修改后制订出作了很小的修改后制订出的的V系列（系列（V.24和和V.28)117.2 RS-2327.2.1 7.2.1 RS-232-CRS-232-C电气特性电气特性7.2.2 7.2.2 RS-232-CRS-232-C机械特性机械特性7.2.3 7.2.3 RS-232-CRS-232-C功能特性功能特性7.2.4 7.2.4 RS-232-CRS-232-C过程特性过程特性 7.2.5 7.2.5 RS-232-CRS-232-C的应用的应用127.2.1 RS-232-C电气特性电气特性规定信号电平、匹配阻抗、传输速

9、率和距离限规定信号电平、匹配阻抗、传输速率和距离限制等。制等。信号电平：信号电平：负逻辑：负逻辑：RS-232-C (即即RS-232-C采用采用NRZ-L编码）编码）3-15V “0”-15-(-3)V“1”正逻辑：正逻辑：TTL：Transistor-Transistor Logic 晶体管晶体管-晶体晶体管逻辑（电路）管逻辑（电路）TTL:3.3V“1”10V“1”2.5V “0”13RS-232C与与TTL/CMOS信号不能直接连接，信号不能直接连接，必须通过接口电平转换电平转换，否则必须通过接口电平转换电平转换，否则TTL/CMOS电路毁坏！电路毁坏！MC1488TTL RS-232

10、CMC1499 RS-232CTTL常用的常用的MAX232MC都集成了都集成了MC1488/MC1499两项功能两项功能Vmax=20kb/s信息传输距离短信息传输距离短:Lcable=15m147.2.2 RS-232-C机械特性机械特性RS-232C标准标准25针针DB9 com1 com2DB25插头：用于插头：用于DTE插座：用于插座：用于DCE157.2.3 RS-232-C功能特性功能特性规定了每一个管脚功能、名称并说明相规定了每一个管脚功能、名称并说明相互间操作关系，标准互间操作关系，标准25线，只定义了线，只定义了20条，其中条，其中5条未作规定。条未作规定。16RS-232

11、-C功能特性功能特性DTETXDRXDRTSCTSDSRSGNDDCDPGNDDTRRTRxCTxC17RS-232C的信号为为两大类：的信号为为两大类：一类一类DTE与与DCE交换的信息交换的信息另一类为正确无误地传输上述信息而设计地联另一类为正确无误地传输上述信息而设计地联络信号络信号（1）传送信息信号：）传送信息信号：TxD(Transmitting Data)：由发送端（由发送端（DTE）向接收端（向接收端（DCE）发送的信息，按串行数据格发送的信息，按串行数据格式，即先低位后高位的顺序发出。管脚号式，即先低位后高位的顺序发出。管脚号2 2RxD(Receving Data)：用来接收

12、用来接收DTE发送端发送端输出的数据，管脚号为输出的数据，管脚号为3 318（2）联络信号：）联络信号：RTS:Request to Send，DTEDCE 当当RTS=1时，表示时，表示DTE请求向请求向DCE发送数据。发送数据。（4 4）CTS:Clear to Send DCEDTE，允许发送，允许发送，当当CTS=1时，表示本地时，表示本地DCE响应响应DTE向向DCE发出的发出的RTS信号，且本地信号，且本地DCE准备向远程准备向远程DCE发送数据。发送数据。（5 5）DSR:data set ready，DCEDTE，指出本指出本地地DCE的工作状态。当的工作状态。当DSR=1时，

13、表示时，表示DCE可以与远程可以与远程DCE建立通道。建立通道。（6 6）19DTR：data terminal ready，DTEDCE，当当DTR=1时，表示时，表示DTE处于就绪状态，本地处于就绪状态，本地DCE和远和远程程DCE之间建立通信通道。之间建立通信通道。（2020）DCD：Data Carrier Detect，DCEDTE，当，当DCD=1时，表示本地时，表示本地DCE接收到远程接收到远程DCE发来的载发来的载波信号。波信号。（8 8）RI：Ring Indication，DCEDTE，当，当RI=1时，表时，表示本地示本地DCE收到远程收到远程DCE振铃信号。振铃信号。（

14、2222）20地线地线：由于：由于RS232C非平衡型电路，所有信非平衡型电路，所有信号公用一根号公用一根GND 1 1：保护地，可不接保护地，可不接 7 7：信号地，必须接：信号地，必须接217.2.4 RS-232-C过程特性过程特性以以RS232C在租用线路上进行在租用线路上进行同步全双同步全双工工传输接口工作过程为例传输接口工作过程为例(p196)：显示传输前的显示传输前的准备准备工作工作保证四个设备全部准备保证四个设备全部准备就绪就绪，可以进行传，可以进行传送送在发送和接收在发送和接收MODEM间间建立建立物理连接物理连接传送数据传送数据清除清除发送信号发送信号227.2.5 RS-

15、232-C的应用的应用RS232C主要用在串行通信数据传输中主要用在串行通信数据传输中使用方式使用方式:(p197-p199)使用使用MODEM连接连接DTE之间直接相连之间直接相连三线连接法三线连接法23RS232C的应用的应用24RS232C传送波形图：以传送字符传送波形图：以传送字符x和和y为例，说明为例，说明RS232C信号传送波形图。信号传送波形图。编码方法：编码方法：非归零二电平码（非归零二电平码（NRZ-L)，负逻辑负逻辑传送方法：异步传送模式传送方法：异步传送模式1为起始位为起始位2位停止位位停止位差错控制：奇校验差错控制：奇校验25例题；传例题；传X=58H=0101 100

16、0低位低位高位高位异步通信中，停止位和空闲位的电平与逻辑“1”的电平相同，在负逻辑中，为低电平Time起始位(逻辑值“0”)停止位奇偶校验位26传传Y=59H=0101 1001低位低位高位高位277.3 RS-449/423/422/485RS-232-C作为应用广泛的串行接口总线，作为应用广泛的串行接口总线，有着明显的缺陷：有着明显的缺陷：速度慢：速度慢：Vmax=20kb/s信息传输距离短信息传输距离短:Lcable=15m使用非平衡发送器，电气性能不佳使用非平衡发送器，电气性能不佳信号之间容易产生码间串扰信号之间容易产生码间串扰推出了新的串行接口总线标准推出了新的串行接口总线标准449

17、/423/422/485以及以及USB等等287.3 RS-449/423/422/4857.3.1 7.3.1 RS-449RS-4497.3.2 RS-423-A/RS-422-A7.3.2 RS-423-A/RS-422-A 7.3.3 RS-4857.3.3 RS-485297.3.1 RS-449RS449实际上是一个一体化的三个标准，实际上是一个一体化的三个标准，它的机械、功能和过程特性接口由它的机械、功能和过程特性接口由RS449定义，而电气特性接口由两个不同的标准定义，而电气特性接口由两个不同的标准定义：定义：RS422A：用于平衡电路用于平衡电路 V.11/X.27RS423

18、A：用于非平衡电路用于非平衡电路 V.10/X.26RS449与与RS232C相比：相比：30增加了增加了10条接口引脚，从表条接口引脚，从表7.3可以看出可以看出传送速率高，传送距离长传送速率高，传送距离长100kb/s1200m接口连接器采用接口连接器采用37针和针和9针（安排辅助信道的针（安排辅助信道的管脚）管脚）接口管脚大致分为五大类：接口管脚大致分为五大类：公共地公共地数据数据控制控制定时线定时线辅助信道辅助信道317.3.2 RS-423A/RS-422-ARS449的两个子集，的两个子集，RS422采用平衡电路，采用平衡电路，RS423采用非平衡电路采用非平衡电路负逻辑，且参考电

19、平为地：负逻辑，且参考电平为地：1:-6v0:+6vRS422规定了差分平衡的电气接口，即在较规定了差分平衡的电气接口，即在较长距离明显地提高数据传输速率长距离明显地提高数据传输速率100kb/s1000m10Mb/s10mR423规定了差分平衡的电气接口规定了差分平衡的电气接口327.3.3 RS-485RS485是工业控制过程中的串行接口总线，是工业控制过程中的串行接口总线，它由它由RS422变型而来，实际上它们的差别变型而来，实际上它们的差别在于：在于：RS422全双工全双工RS485半双工半双工RS422采用两对平衡差分信号线，而采用两对平衡差分信号线，而RS485只只需需1对对RS4

20、85更适合于多站互联，一个发送驱动更适合于多站互联，一个发送驱动器最多可连接器最多可连接32个负载设备个负载设备33TxD使能使能TxDRxDRxD使能使能485连接电路，半双工通信，某一个时刻只能有一个站连接电路，半双工通信，某一个时刻只能有一个站可以发送数据；另一个只能接收，发送电路由使能控制可以发送数据；另一个只能接收，发送电路由使能控制34422连接电路，全双工通信，任一个时刻连接电路，全双工通信，任一个时刻同时进行发送和接收同时进行发送和接收TxD使能使能TxDRxDRxD使能使能357.4 X.21X.21标准标准CCITT对对DTE和和DCE之间接口标准有之间接口标准有X系列系列

21、和和V系列两大类建议：系列两大类建议：Vseries:V是为在电话网（含电话专线和电话交是为在电话网（含电话专线和电话交换网）中进行数据通信而制订的换网）中进行数据通信而制订的DTE-DCE间的间的接口标准接口标准Xseries:公用公用数字交换网络数字交换网络中中DTE和和DCE之间的之间的接口标准接口标准367.4 X.21X.21标准标准7.4.1 7.4.1 X.21X.21建议建议7.4.2 7.4.2 X.21X.21功能特性功能特性7.4.3 7.4.3 X.21X.21过程特性过程特性7.4.4 7.4.4 X.21X.21电气特性电气特性7.4.5 7.4.5 X.21X.2

22、1机械特性机械特性 7.4.6 7.4.6 X.21bisX.21bis建议建议377.4.1 X.21建议建议DTE和和DCE之间交换信号的接口标准，设之间交换信号的接口标准，设计目标就是允许接口在更长的传输距离间计目标就是允许接口在更长的传输距离间进行更高速率的数据传输。进行更高速率的数据传输。DTE和和DCE：300m同步半双工或全双工时：同步半双工或全双工时：10Mb/s欧洲网络多使用欧洲网络多使用X.21接口接口387.4.2 7.4.2 X.21X.21功能特性功能特性39机械特性：机械特性：DB-15连接头连接头功能特性：功能特性：DB-15中仅定义了中仅定义了8条接口条接口线线

23、DTEDCE发送发送T控制控制C接收接收R指示指示I位定时信号位定时信号S字节定时信号字节定时信号(任选任选)B信号地信号地SG保护地保护地GT T 发送：发送：T T线上的信号是线上的信号是DTEDTE送往送往DCEDCE的数信号和呼叫控制信号。的数信号和呼叫控制信号。40机械特性：机械特性：DB-15连接头连接头功能特性：功能特性：DB-15中仅定义了中仅定义了8条接口条接口线线DTEDCE发送发送T控制控制C接收接收R指示指示I位定时信号位定时信号S字节定时信号字节定时信号(任选任选)B信号地信号地SG保护地保护地GR R线上的信号是线上的信号是DCEDCE送往送往DTEDTE的的数据信

24、号和呼叫控制信号。数据信号和呼叫控制信号。41机械特性：机械特性：DB-15连接头连接头功能特性：功能特性：DB-15中仅定义了中仅定义了8条接口条接口线线DTEDCE发送发送T控制控制C接收接收R指示指示I位定时信号位定时信号S字节定时信号字节定时信号(任选任选)B信号地信号地SG保护地保护地GON状态表示在进行数据传输，状态表示在进行数据传输，OFF状态表示数据传输阶段已经结束状态表示数据传输阶段已经结束。42机械特性：机械特性：DB-15连接头连接头功能特性：功能特性：DB-15中仅定义了中仅定义了8条接口条接口线线DTEDCE发送发送T控制控制C接收接收R指示指示I位定时信号位定时信号

25、S字节定时信号字节定时信号(任选任选)B信号地信号地SG保护地保护地G告知告知DTE码元的开始和结束码元的开始和结束,每个控制序列开始至少加上每个控制序列开始至少加上SYN字符字符43机械特性：机械特性：DB-15连接头连接头功能特性：功能特性：DB-15中仅定义了中仅定义了8条接口条接口线线DTEDCE发送发送T控制控制C接收接收R指示指示I位定时信号位定时信号S字节定时信号字节定时信号(任选任选)B信号地信号地SG保护地保护地G表示表示DTE一个字节的开始和结束，一个字节的开始和结束，它是任选项。它是任选项。44机械特性：机械特性：DB-15连接头连接头功能特性：功能特性：DB-15中仅定

26、义了中仅定义了8条接口条接口线线DTEDCE发送发送T控制控制C接收接收R指示指示I位定时信号位定时信号S字节定时信号字节定时信号(任选任选)B信号地信号地SG保护地保护地G0 表示表示ON，1 表示表示OFF，用来控制通话过程用来控制通话过程457.4.3 7.4.3 X.21X.21过程特性过程特性过程特性：过程特性：空闲和静止阶段：接口不工作（没有通话）空闲和静止阶段：接口不工作（没有通话）控制阶段：包括呼叫建立和清除阶段。控制阶段：包括呼叫建立和清除阶段。数据传送阶段：通信双方交换数据。数据传送阶段：通信双方交换数据。467.4.4 7.4.4 X.21X.21电气特性电气特性电气特性

27、：电气特性：X系列接口地电气特性，采用的是系列接口地电气特性，采用的是v.10/x.26 v.11/x.27的接口标准，这两种标准在的接口标准，这两种标准在接收端接收端均采用均采用差动输入差动输入，从而有效地减少了逻辑地电，从而有效地减少了逻辑地电位以及外界干扰信号的影响。位以及外界干扰信号的影响。47TRv.10/x.261:OFF，T相对于相对于R为负为负0:ON，T相对于相对于R为正为正48TxDRxDv.11/x.271:OFF，T相对于相对于R为负为负0:ON，T相对于相对于R为正为正接收端接收端1或或0取决于取决于T和和R端的相互端的相互关系，而不是地关系，而不是地49DTEDCE

28、DTEDCECommunicationNetwork数字交换网络数字交换网络模拟交换网络模拟交换网络507.4.5 7.4.5 X.21X.21机械特性机械特性X X系列接口采用系列接口采用ISO 4903ISO 4903规定，采用规定，采用1515针标针标准连接器代替原先的准连接器代替原先的2525针连接器，如图针连接器，如图7.197.19所示。所示。517.4.6 7.4.6 X.21bisX.21bis建议建议1.出台原因出台原因基于基于X.21X.21的电路交换网络的实施需要新技术，许的电路交换网络的实施需要新技术，许多国家多国家不具备安装相应设备的条件不具备安装相应设备的条件，而且

29、，更新，而且，更新业已存在的设备也需要相当长的过程。业已存在的设备也需要相当长的过程。即使有了采用即使有了采用X.21X.21标准的网络，标准的网络，用户仍然保持旧用户仍然保持旧的基于的基于V.24V.24（与（与RS-232-CRS-232-C相似，只是在某些很少相似，只是在某些很少使用的电路上稍有区别）的设备。使用的电路上稍有区别）的设备。向向X.21X.21转变要付出昂贵的代价转变要付出昂贵的代价。针对这种情况，。针对这种情况，CCITTCCITT又提出了又提出了X.21bisX.21bis建议。建议。522.过度方案过度方案X.21bisX.21bis描述一种描述一种DTE-DCEDT

30、E-DCE接口，接口，允许采用允许采用先前技术的先前技术的V.24V.24接口和调制解调器的接口和调制解调器的DTE DTE 与与X.21X.21网络一道工作网络一道工作，也就是说，使用，也就是说，使用X.21bisX.21bis接口，接口，DTEDTE可以与同步可以与同步V V系列调制解系列调制解调器接口。调器接口。V V系列建议描述通过电话网的数系列建议描述通过电话网的数据传送，其中据传送，其中V.24V.24规定了规定了DTEDTE和电话网络的和电话网络的接口，即从接口，即从DTEDTE控制控制MODEMMODEM的方式。的方式。533.原理电路原理电路54工作原理工作原理图中与图中与D

31、TEDTE相连的相连的MODEMMODEM将数字信号转换成将数字信号转换成模拟信号，而与模拟信号，而与DSEDSE（数字交换设备）连接数字交换设备）连接的的MODEMMODEM又将模拟信号转换成数字信号。直又将模拟信号转换成数字信号。直接呼叫设施避免使用通常由接呼叫设施避免使用通常由DTEDTE提供的地址提供的地址选择信号，网络将这种呼叫请求信号解释选择信号，网络将这种呼叫请求信号解释成建立与由用户请求的单个目标地址连接成建立与由用户请求的单个目标地址连接的指令。的指令。55可以认为，可以认为，X.21bisX.21bis是是X.21X.21的暂时过渡版本，的暂时过渡版本，它是对它是对X.21

32、X.21的补充，保持了的补充，保持了V.24V.24的物理接的物理接口。口。567.5 通用串行总线通用串行总线(USB)USB)USB:universal serial bus种类繁多的种类繁多的USB外设：外设：Usb 闪存、移动硬盘、键盘、鼠标、闪存、移动硬盘、键盘、鼠标、scanner,digital camera,modem,printer,cd_romReal PnP:plug and play并且可以带电热插拔。并且可以带电热插拔。577.5 通用串行总线通用串行总线(USB)USB)7.5.1 7.5.1 USBUSB规范规范7.5.2 7.5.2 USBUSB体系结构体系结构

33、 7.5.3 7.5.3 USBUSB的应用的应用58597.5.1 7.5.1 USBUSB规范规范USBCompaq,Digital,IBM,Intel,MS 等等8八家公八家公司共同开发地一种新的设备接口总线技术司共同开发地一种新的设备接口总线技术1995年年 usb1.01.5Mbps12Mbps低速外设低速外设2000年年 usb2.0对对1.0完全兼容完全兼容480Mbps高速外设高速外设60USB主要特点：主要特点：速度快：速度快：1.512480Mbps连接简单：提供了单一的标准连接形式连接简单：提供了单一的标准连接形式接口采用了统一的标准接口采用了统一的标准支持支持 PnP和

34、热插拔和热插拔支持多达支持多达127台物理设备的连接台物理设备的连接占有主机资源（占有主机资源（I/O端口地址、中断）少端口地址、中断）少接口内置电源：为外设提供电源接口内置电源：为外设提供电源是一种基于信息的协议总线是一种基于信息的协议总线61IEEE1394:“Fire wire”13941394a1394b主要特点：主要特点：高速数据传送：高速数据传送：100 200 400 Mbps(1394,1394a)800 Mbps 1.6 3.2Gbps(1394b)实时性：传送视频和音频数据实时性：传送视频和音频数据高自由度连接拓扑结构高自由度连接拓扑结构支持支持 PnP和热插拔和热插拔连接

35、新一代的高速外设和信息家电设备连接新一代的高速外设和信息家电设备62Usb&1394性能性能IEEE1394USB数据传输速度数据传输速度100/200/4001.5/12可连接结点数可连接结点数63127结点间距离结点间距离4.5m5m同步传送模式同步传送模式支持支持支持支持信号线条数信号线条数6(p:2 s:4)4(p:2 s:2)编码方式编码方式DSLinkNRZI（差分码）差分码）637.5.2 USB体系结构体系结构主要包括主要包括总线拓扑结构总线拓扑结构、物理接口物理接口、总线协总线协议、系统配置议、系统配置等。等。1.总线拓扑结构总线拓扑结构：USB主机和主机和USB设备的连设备

36、的连接模型。接模型。USB的物理连接是的物理连接是星型星型结构结构USB体系中只能有一个主机，主机上的体系中只能有一个主机，主机上的USB接接口称为主控制器。口称为主控制器。USB主控制器是硬件、固件或软件的联合体。主控制器是硬件、固件或软件的联合体。根集线器是集成在主机系统中的，它可以提供根集线器是集成在主机系统中的，它可以提供一个或多个接入端口。一个或多个接入端口。64主机主机主控制器主控制器根hubHub1设备1设备2Hub2设备3设备2USB主机：主机：只能有一个只能有一个USB设备：设备：HUB:功能设备：功能设备：65#1#2#3 Port Port PortUpstream Po

37、rt HUB Port#4 Port Port Port#7#6#5一个典型的USB集线器662.USB的物理接口的物理接口电气特性：电气特性：Usb总线电缆：总线电缆：4根线，其中根线，其中2根线提供设备根线提供设备工作所需的电源，另外工作所需的电源，另外2根线用于传输数据根线用于传输数据特性阻抗为特性阻抗为90ohm信号差分输入信号差分输入传输速度：传输速度：1.512480Mbps67USB的物理接口的物理接口机械特性：机械特性：连接器形式分为连接器形式分为A和和B两种两种引脚：引脚：1，4（+5.0v GND）2(white)，3（V+V-）68USB电缆电缆电源线，红色，提供5V电压

38、，数据线D+绿色D-白色69A A系列系列B B系列系列USB连接器连接器2种常见类型的正视图种常见类型的正视图nA系列：上行端口（用于USB设备与集线器相连）nB系列：下行端口703.USB总线协议总线协议总线上的所有处理都包括最多总线上的所有处理都包括最多三个分组三个分组的的传输传输每一个处理操作开始时，都由每一个处理操作开始时，都由usb主控制器主控制器根据一个计划的步骤，发送一个用于描述处根据一个计划的步骤，发送一个用于描述处理类型和方向、理类型和方向、usb设备地址、端点号的设备地址、端点号的usb分组即分组即令牌分组令牌分组发送发送数据分组数据分组“握手分组握手分组”：传送是否成功

39、？：传送是否成功？上述上述USB总线上的这种主机和设备端点之间的总线上的这种主机和设备端点之间的数据传送模型称为数据传送模型称为“管道管道”，共有两种类型的，共有两种类型的管道：管道：71USB总线协议总线协议流管道：没有确定的流管道：没有确定的usb帧结构帧结构消息管道：有确定的消息管道：有确定的usb帧结构帧结构只要只要USB设备上电（即完成配置）后，就会存设备上电（即完成配置）后，就会存在一个控制管道在一个控制管道0，用来提供对设备配置、状态，用来提供对设备配置、状态和控制信息的访问。和控制信息的访问。724.USB系统配置系统配置插入插入USB设备设备每个每个USB设备都通过集线器上特

40、定接口接入设备都通过集线器上特定接口接入USB总线。总线。集线器在各端口的状态中指出集线器在各端口的状态中指出USB设备的接入设备的接入和拆除，主机通过控制管道，使用默认的和拆除，主机通过控制管道，使用默认的USB地址来使连接了地址来使连接了USB设备的端口可用，并对设备的端口可用，并对USB设备进行寻址设备进行寻址。拆除拆除当当USB设备从集线器上移出时，集线器会自动设备从集线器上移出时，集线器会自动废除该端口并向主机发出设备移出指示。而主废除该端口并向主机发出设备移出指示。而主机会从主机数据结构中删除该机会从主机数据结构中删除该USB设备的信息。设备的信息。73USB系统配置系统配置总线枚

41、举总线枚举总线枚举是指对总线上接入的总线枚举是指对总线上接入的USB设备进行设备进行识别和寻址操作以及总线上设备移出的发现识别和寻址操作以及总线上设备移出的发现和处理操作。和处理操作。USB的总线枚举是一种持续执行的工作。的总线枚举是一种持续执行的工作。（动态工作）（动态工作）745.USB数据传送方式数据传送方式控制方式控制方式双向传送，主要用于命令双向传送，主要用于命令/状态操作。状态操作。USB系统软件主要用来进行查询、配置和给系统软件主要用来进行查询、配置和给USB设备发送通用的命令。设备发送通用的命令。同步方式同步方式单向传输，提供确定的带宽和间隔时间。单向传输，提供确定的带宽和间隔

42、时间。用于时间严格并具有较强容错性的流数据传用于时间严格并具有较强容错性的流数据传输，或用于要求恒定数据传送率的即时应用输，或用于要求恒定数据传送率的即时应用中。中。75USB数据传送方式数据传送方式中断方式中断方式支持那些偶然需要相对少量数据进行通信，支持那些偶然需要相对少量数据进行通信，但服务时间却受限的设备但服务时间却受限的设备批量方式批量方式支持那些在不同的时刻需要传输相对数据量支持那些在不同的时刻需要传输相对数据量较大的数据，并且传输可以推迟到有可用带较大的数据，并且传输可以推迟到有可用带宽时再进行的设备。打印机和扫描仪属于这宽时再进行的设备。打印机和扫描仪属于这种类型。种类型。76

43、7.5.3 7.5.3 USBUSB的应用的应用1.1.USBUSB使用环境使用环境USBUSB需要主机需要主机硬件硬件、操作系统操作系统和和外设外设三个方三个方面的支持才能工作。面的支持才能工作。主板上有支持主板上有支持USBUSB功能的控制芯片组，功能的控制芯片组，并安装有并安装有USBUSB接口插座。接口插座。777.5.3 7.5.3 USBUSB的应用的应用1.1.USBUSB使用环境使用环境USBUSB需要主机需要主机硬件硬件、操作系统操作系统和和外设外设三个方三个方面的支持才能工作。面的支持才能工作。Windows 98,Windows ME,Windows 98,Windows

44、 ME,Windows 2000Windows 2000，Windows XPWindows XP等。等。787.5.3 7.5.3 USBUSB的应用的应用1.1.USBUSB使用环境使用环境USBUSB需要主机需要主机硬件硬件、操作系统操作系统和和外设外设三个方三个方面的支持才能工作。面的支持才能工作。如数字照相机、计算机电话、如数字照相机、计算机电话、数字音箱、数字游戏杆、数字音箱、数字游戏杆、打印机、扫描仪、键盘、鼠标等打印机、扫描仪、键盘、鼠标等。792.2.主机和主机和USBUSB设备的连接设备的连接采用星形连接。采用星形连接。USBUSB连接器分连接器分A A系列和系列和B B系

45、列（见图系列（见图7.247.24）。）。用级联方法延长连接距离，但最多只能支用级联方法延长连接距离，但最多只能支持五级。最长扩展连接距离不得超过持五级。最长扩展连接距离不得超过30 30 m m。多可以接多可以接127127个个USBUSB设备，但是，这只是理设备，但是，这只是理论数据，目前也只做到论数据，目前也只做到111111个个USBUSB设备同时设备同时工作。但这个数字已够大了，一般电脑连工作。但这个数字已够大了，一般电脑连接的周边外设很少超过接的周边外设很少超过1010个。个。807.6 ISDN接口接口ISDN:Integrated Services Data Network综合

46、业务数据网综合业务数据网它向用户提供端到端连接，支持语音、数它向用户提供端到端连接，支持语音、数字、图像、传真等广泛业务，用户可以通字、图像、传真等广泛业务，用户可以通过一组有限的标准的多用途用户网络接口过一组有限的标准的多用途用户网络接口来访问。来访问。其基本特性：其基本特性：81支持端到端的数字连接，它是一个全数字化的支持端到端的数字连接，它是一个全数字化的网络。网络。一切信号均以数字形式进行传输和交换，即不论原一切信号均以数字形式进行传输和交换，即不论原始信号是语音、文字、数据还是图像，都必须现在始信号是语音、文字、数据还是图像，都必须现在终端转换成数字信号，然后通过数字信道传送到终端转

47、换成数字信号，然后通过数字信道传送到ISDN网络，再由网络将这些数字信号传输到通信的网络，再由网络将这些数字信号传输到通信的另一方的终端设备。另一方的终端设备。提供综合的通信业务。提供综合的通信业务。语音语音 非语音非语音提供标准的入网接口，即不同的业务和终端可提供标准的入网接口，即不同的业务和终端可经过同一接口入网。经过同一接口入网。借助这一多功能接口，借助这一多功能接口，ISDN的所有业务都可采用的所有业务都可采用单一的单一的ISDN号码。号码。827.6 ISDN接口接口7.6.1 7.6.1 ISDNISDN用户用户/网络接口的结构网络接口的结构7.6.2 7.6.2 ISDNISDN

48、用户用户/网络接口的配置网络接口的配置7.6.3 7.6.3 ISDNISDN标准标准7.6.4 7.6.4 ISDNISDN用户接口协议用户接口协议 7.6.5 7.6.5 ISDNISDN的连接方式的连接方式837.6.17.6.1 ISDNISDN用户用户/网络接口结构网络接口结构两种结构类型的两种结构类型的ISDN用户网络接口结构：用户网络接口结构：基本速率接口基本速率接口2B+D（B:64kbps传数据信息传数据信息 D:16kbps传信令消息）传信令消息）该接口能够满足大部分单个用户的需要该接口能够满足大部分单个用户的需要无需改造现有的电话线，只需交换机提供无需改造现有的电话线，只

49、需交换机提供ISDN功功能；利用现有的电话线通过能；利用现有的电话线通过ISDN网络进行语音和网络进行语音和多种形式的数据通信多种形式的数据通信84基群速率接口基群速率接口一次群接口；主要用于装有一次群接口；主要用于装有PBX(private Branch Exchange专用分组交换机专用分组交换机)或具有召开电视会议用或具有召开电视会议用的高速信道等需要很大业务量的用户。的高速信道等需要很大业务量的用户。提供提供1544kbps和和2048kbps两种速率的传输能力。两种速率的传输能力。结构可根据用户通信的不同需求可以作出多种安排。结构可根据用户通信的不同需求可以作出多种安排。一种典型的安

50、排：一种典型的安排：nB+D 高速信道：高速信道：mH0+D H11+D 或或H12+DnB+mH0+D三种物理接口速率：三种物理接口速率：144kbps1544kbps（T1）2048kbps(E1)857.6.27.6.2 ISDN用户用户/网络接口配置网络接口配置TE1ISDN标准终端标准终端TE2非标准的非标准的ISDN终端终端TA终端适配器（非终端适配器（非ISDN 标准终端标准终端 ISDN 网络网络）NT1网络终端网络终端1，它是用户传输线路装置（物理层），它是用户传输线路装置（物理层）NT2网络终端网络终端2，智能终端（物理层、数据链路层和高，智能终端（物理层、数据链路层和高层