RS-232C串行口 - 淺談嵌入式Modem的通信技術(shù)
嵌入式Modem通常都是通過RS-232C串行口信號(hào)線與計(jì)算機(jī)連接。RS-232允許一個(gè)發(fā)送設(shè)備連接到一個(gè)接收設(shè)備以傳送資料;其原始規(guī)范的最大傳輸速度為20Kbps,但事實(shí)上,現(xiàn)在的應(yīng)用早已遠(yuǎn)超過這個(gè)速度范圍。RS-232可說是相當(dāng)簡(jiǎn)單的一種通信標(biāo)準(zhǔn),若不使用硬件流控制,則最多只需利用三根信號(hào)線,便可做到全雙工的傳輸作業(yè)。
RS-232C串行口信號(hào)分為三類:傳送信號(hào)、聯(lián)絡(luò)信號(hào)和地線。
1.傳送信號(hào):指TXD(發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)線)和RXD(接收數(shù)據(jù)信號(hào)線)。
2.聯(lián)絡(luò)信號(hào):指RTS、CTS、DTR、DSR、DCD和RI六個(gè)信號(hào),各自功能為:
RTS(請(qǐng)求傳送),是PC機(jī)向Modem發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。
CTS(清除發(fā)送),是Modem向PC機(jī)發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。
DTR(數(shù)據(jù)終端就緒),是PC機(jī)向Modem發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。
DSR(數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒),是Modem向PC機(jī)發(fā)出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。它指出本地Modem的工作狀態(tài)。
DCD(傳送檢測(cè)),是Modem向PC機(jī)發(fā)出的狀態(tài)信號(hào)。
RI(振鈴指示),是Modem向PC機(jī)發(fā)出的狀態(tài)信號(hào)。
3.地線信號(hào)(GND),為相連的主機(jī)和Modem提供同一電勢(shì)參考點(diǎn)。
三、調(diào)制和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
在通信領(lǐng)域中,協(xié)議(Protocol)指的是通信雙方應(yīng)遵守的一套共同的技術(shù)規(guī)則或規(guī)范。如果這套規(guī)則或規(guī)范被較多的用戶接受,便可以稱為標(biāo)準(zhǔn)(Standard)。
Modem最基本的功能是調(diào)制和解調(diào),近年來已發(fā)展出一系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn);此外,現(xiàn)今的Modem產(chǎn)品為提高傳輸速度,大都還將壓縮和糾錯(cuò)技術(shù)引入其中。
(一)標(biāo)準(zhǔn)Modem協(xié)議
調(diào)制解調(diào)器的基本功能是在計(jì)算機(jī)提供的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)與電話網(wǎng)支持的模擬信號(hào)之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換,使計(jì)算機(jī)可以利用電話網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)通信。調(diào)制解調(diào)技術(shù)的核心就是如何在帶寬有限(≤4KHz)的電話信道中提高數(shù)字信息的傳輸速度,這個(gè)速度常以比特率,即每秒鐘傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)(bitspersecond,簡(jiǎn)寫為bps)來衡量。
最早的調(diào)制解調(diào)器1958年由AT&T公司推出的Bell103,它采用簡(jiǎn)單的調(diào)頻技術(shù)FSK(FrequencyShiftKeying),僅提供300bps的傳輸速度。CCITT根據(jù)Bell103頒布了一個(gè)類似的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)V.21。
20世紀(jì)70年代AT&T的Bell212采用調(diào)幅與調(diào)相結(jié)合的4—DPSK技術(shù),實(shí)現(xiàn)了1200bps的傳輸速度。CCITT的一個(gè)類似標(biāo)準(zhǔn)稱為V.22。Bell103(V.21)和Bell212(V.22)現(xiàn)在已很少使用,但為了與早期的Modem兼容,不少M(fèi)odem仍將這兩項(xiàng)技術(shù)集成在產(chǎn)品中,作為選項(xiàng)。
20世紀(jì)80年代中期CCITTV.22bis標(biāo)準(zhǔn)被大多數(shù)Modem廠家采用,它的16-QAM(12個(gè)相位角和4個(gè)調(diào)幅相的正交調(diào)制)調(diào)制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了2400bps的傳輸速度。接下來,CCITT又頒布了采用32-TCM(格柵編碼調(diào)制)技術(shù),可實(shí)現(xiàn)9600bps速度的V.32標(biāo)準(zhǔn)。CCITT于1991年頒布了V.32bis標(biāo)準(zhǔn)。V.32bis采用128—TCM調(diào)制技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)最高14400bps的傳輸速度,并能根據(jù)線路質(zhì)量的變化,退至12000bps、9600bps、7200bps和4800bps等4個(gè)速度檔進(jìn)行工作。1993年,CCITT推出V.34標(biāo)準(zhǔn),可實(shí)現(xiàn)28800bps的最高速度,該標(biāo)準(zhǔn)還可按28.8K/2*K/21.6K/19.2K/16.8K/14.4K/12K /9600/7200/4800bps等多個(gè)速度檔降速工作。
V.90是ITU-T制定的一個(gè)56Kbps數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。V.90使得調(diào)制解調(diào)器能夠在PSTN上以高達(dá)56Kbps的速率接收數(shù)據(jù)。V.90連接技術(shù)使用一條雙向通道:上行通道和下行通道。V.90客戶端Modem的下行(接收)通道可以達(dá)到更高的傳輸速度56K。V.90標(biāo)準(zhǔn)可支持33.6Kbps的上行速率。
(二)壓縮和糾錯(cuò)技術(shù)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)
為了進(jìn)一步提高M(jìn)odem對(duì)數(shù)據(jù)的傳輸速度,除了上述對(duì)調(diào)制解調(diào)技術(shù)的不斷改進(jìn)之外,數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)也在近年來被引入Modem。糾錯(cuò)技術(shù)則是隨著壓縮技術(shù)的采用而被引入的。
美國(guó)Microcom公司糾錯(cuò)和壓縮協(xié)議常簡(jiǎn)寫為MNP(MicrocomNetworkProtocol),它由一系列獨(dú)立的糾錯(cuò)和壓縮協(xié)議組成。其中,MNP1~MNP4和MNP10是糾錯(cuò)協(xié)議,MNP5和MNP7是壓縮協(xié)議。MNP已成為壓縮糾錯(cuò)技術(shù)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
1988年,CCITT頒布了V.42糾錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)。V.42將MNP4作為它的一個(gè)選項(xiàng)。如果兩臺(tái)Modem中的一臺(tái)支持V.42,另一臺(tái)支持MNP4,則二者可以自動(dòng)協(xié)商執(zhí)行MNP4的糾錯(cuò)處理。
在數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議方面,MNP5和V.42bis最為流行。CCITT于19*頒布的V.42bis是一種更為有效的壓縮協(xié)議。
由于V.42bis具有自動(dòng)測(cè)試功能,可以通過在線測(cè)試自動(dòng)地在壓縮模式與透明模式(不作壓縮處理)之間進(jìn)行切換,因此V.42bis的適應(yīng)性比MNP5要好。
壓縮技術(shù)與糾錯(cuò)技術(shù)是緊密相關(guān)的,如果選擇了V.42bis壓縮協(xié)議,則Modem將自動(dòng)啟用V.42糾錯(cuò)協(xié)議;而如果用MNP5壓縮,則自然采用MNP糾錯(cuò)。
四、結(jié)語(yǔ)
嵌入式Modem能夠具有傳統(tǒng)的Modem的所有功能,利用電話線(PSTN)解決數(shù)據(jù)傳輸問題,而且其體積小、可靠性高、靈活方便,非常適合用于通信量不太大的終端設(shè)備之間的通信。在配電自動(dòng)化、遠(yuǎn)程抄表、稅控POS機(jī)、銀稅POS機(jī)等方面都有廣闊的應(yīng)用前景,有很大的市場(chǎng)空間。
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( 發(fā)表人:彭菁 )