《计算机网络》03pdf

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  2、ating Equipment D C E 之间的接口标准 R S 2 3 2 C与CCITT 的V 2 8建议很相近 R S 2 3 2 C接口标准所定义的内 容属于国际标准化组织I S O所制订的开放式系统互联 O S I 7层参考模型中的最低层 物理层 所定义的内容 R S 2 3 2 C接口规范的内容有机械特性 电气特性 功能特性和过程特性四个 方面 现分别介绍如下 3 1 1 机械特性 R S 2 3 2 C接口规范并没有对机械接口作出严格规定 R S 2 3 2 C的机械接口一般有9针 1 5针 和2 5针3种类型 标准的R S 2 3 2 C接口使用2 5针的D B连接器 插头

  3、 插座 R S 2 3 2 C在D T E设 备上用作接口时一般都会采用 D B 2 5 M插头 针式 结构 插头两个螺钉中心距离为 4 7 0 4 0 1 3 m m 而在D C E 如M o d e m 设备上用作接口时采用 D B 2 5 F插座 孔式 结构 特别要注意的是 在 针式结构和孔式结构的插头插座中引脚号的排列顺序 顶视 是不同的 使用时要务必小心 3 1 2 电气特性 D T E D C E接口标准的电气特性主要规定了发送端驱动器与接收端驱动器的信号电平 负载容 限 传输速率及传输距离 R S 2 3 2 C接口使用负逻辑 即逻辑 1 用负电平 范围为 5 1 5 V 表示 逻辑

  5、出电平 它的电源一 般取1 2 V 输出为9 V左右 M C 1 4 8 9接收器使用标准5 V电源 输入为R S 2 3 2 C电平 输出为T T L 电平 该接收器具有1 V噪声保护功能 R S 2 3 2 C的电气特性有一些不足之处 首先是参考地 信号地 问题 发送端和接收端是 对信号地测量的 信号地与逻辑地连接在一起 但发送端和接收端的逻辑地可能不一致 使信 号地中有地电流 而导线是有电阻的 所以导线的两端存在电压降 当发送器对接口电路施加 电压时 这个电压降会使接收器收到的电压与没有电位差时收到的电压不同 为最好能够降低地电 位对信号的影响 R S 2 3 2 C接口使用较高的传送电压

  6、另一个电气问题是电缆电容 E I A标准规定在数据传输率为 2 0 k b p s时 被驱动电路的电容 包括所连电缆电容 必须小于 2 5 0 0 p f 对于一个多芯电缆来说 每英尺 4 0 5 0 p f电容是很平常 的 所以满足电容特性的电缆长度为 5 0英尺 1 5 2 4 m 因此R S 2 3 2 C标准中规定在数据传输率 为2 0 K b p s时 R S 2 3 2 C传输电缆的长度不能超过 5 0英尺 1 5 2 4 m 实际上能够顺利工作的电 缆长度远大于给出的限制 但由于电缆电容 时钟频率变化 噪声干扰和地电位差的影响 会使工作不可靠 所以电缆长度只能限制为不能超过 5

  7、 0英尺 当数据传输率较低时 可以适当 增加电缆长度 如数据传输率为1 2 0 0 b p s时 电缆长度可达 3 0 0 0英尺 当数据传输率为 9 6 0 0 b p s时 传输电缆长度为2 0 0英尺 CCITT V 2 4接口的电气特性由CCITT V 2 8给出 V 2 4的电气特性和R S 2 3 2 C的相同 3 1 3 功能特性 R S 2 3 2 C接口连线的功能特性 主要是对接口各引脚的功能和连接关系作出定义 R S 2 3 2 C接口规定了2 1条信号线芯的连接器 其中最常用的是引脚号为 1 8 2 0这9条信号线列出了接口电路的名称和方向 在表的左侧

  8、还标出了 2 5芯连接器的脚号 其中 9 1 0脚为测 试保留 11 2 5脚未指定 R S 2 3 2 C接口在不同的应用场合所用到的信号线是不同的 例如 在异步传输时 不需要定时信号线 在非交换应用中则不需要某些控制信号 在不使用备用信 道操作时 则可省去5个反向信号线芯连接器引脚号接口电路名称信号方向DTE DCE数据控制定时地线请求发送RT S 5允许发送C T S 6数据设备就绪D S R 2 0数据终端就绪D T R 46第第第一部分第数 据 通 信 下载

  10、们将以两台计算机通过公用电话网进行 数据交换的工作过程来阐述 R S 2 3 2 C各个信号线 C物理层接口的过程特性 计算机通过公用电话网进行通信的连接方式如图 3 2所示 在计算机与M o d e m之间的物理层接口 是R S 2 3 2 C 图3 2 计算机通过公用电话网的通信过程 第一步 将计算机和 M o d e m分别加电 计算机将 数据终端就绪 Data Terminal Ready D T R 信号线针 置为 O N 状态 而M o d e m则将 数据设备就绪 Data Set Ready D S R 信号线针 置为 O N 状态

  12、3章第物理层接口第第4 7 下载 计 算 机 A 计 算 机 B 调制解调器A调制解调器B 公用电线 C Modem B收到载波后 通过 载波检测 Carrier Detection C D 信号线针 通知计算机 B线路接通 同时回应以自身的载波给 Modem A 而当Modem B检测到Modem A发出的载波后 它也通过载波检测C D Carrier Detection 信号线针 通知计算机A线路接通 此时计算机 A和计算机B接通 M o d e m进入联机状态 即数据方式 通信双方能进入数据通信 第五步 计算机 A通过 发送数据 T x D

  13、信号线针 将数据发送给 Modem A Modem A将该二进制数据调制成一串不同频率的音频信号通过公用电话网发送给Modem B Modem B则从音频信号中解调出原始数据并通过 接收数据 Receive Data R x D 信号线针 将数据送给计算机 B上 而计算机B向计算机A发送数据的过程与此相同 计算机在发 送数据过程中 要求 请求发送 Request To Send RT S 信号线针 为 O N 状态 而在接收数据过程中 要求 载波检测 C D 信号线针 为 O N 状态 第六步 计算机A通过将 请求发送 RT S 信号线置为 O F F 状态以通知Mo

  15、m的接收速度太慢 则M o d e m可以 通过降下C T S信号通知计算机暂停发送数据 而且两个 M o d e m建立载波连接后将继续保持载波 连接 当载波消失或中断几十分之一秒后 连接被终止 必须注意的一点是 两个 M o d e m在进行真正数据传输之前 必须首先交换如何向对方发送 数据的信息 这一过程叫做交接过程 两个 M o d e m必须就以下事项协调一致 传输速度 组成 数据包的位数 包的起始位 停止位 奇偶校验以及半双工 全双工等 3 1 5 空M o d e m电缆 R S 2 3 2 C接口电路在实际系统中应用广泛 除了作为 D T E与D C E之间的连接标准外 常用

  16、于设备之间的直接连接 例如 个人计算机与个人计算机的直接通信 计算机与C RT终端以及 打印机的通信等 这种直接通过 R S 2 3 2 C接口将两个D T E连接起来的方法称为空 M o d e m n u l l m o d e m 连接方式 两台计算机或终端通过 M o d e m远程连接时 计算机或终端都被作为 D T E使用 用标准接口 电缆和D C E 如M o d e m 相连 当两台计算机仍想采用 R S 2 3 2 C标准接口直接互连时就会产生 问题 Windows 98操作系统中两台计算机通过串口直接连接的电缆就是 R S 2 3 2 C空M o d e m电 缆 R S

  17、2 3 2 C标准接口使用的连接器是 D B 2 5的插头和插座 D T E端为D B 2 5 M连接器 即插 头 D C E端为D B 2 5 F连接器 即插座 其中第2脚为 发送数据 线脚为 接收数据 线 若将两台计算机用R S 2 3 2 C标准接口电缆直接连接 R S 2 3 2 C标准接口电缆一头为D B 2 5 M插头 连接器 接D C E端 另一头为D B 2 5 F插座连接器 接D T E端 不仅因为两台计算机 D T E 的 连接器都是插头而无法用 R S 2 3 2 C标准接口电缆连接 而且还有接线脚的连接问题 例如 两 台计算机都使用第2脚来发送数据 使用第3脚来接

  18、收数据 结果出现 顶牛 现象 48第第第一部分第数 据 通 信 下载 为了解决这些问题 通常采用空 M o d e m电缆连接方式 简单型空 M o d e m电缆 如图3 3 a所 示 保持两台计算机作为 D T E的接口不做任何改变 只是将两台计算机的 R S 2 3 2 C接口的 发 送数据 线和 接收数据 线交叉连接 而地线直接对接即可 这样两台计算机就能够最终靠 R S 2 3 2 C标准接口直接进行通信 图3 3 异步传输时的R S 2 3 2 C空M o d e m电缆 复杂型空M o d e m电缆可用于多根接口线连接的情况 其接线 b所示 发送数据 T x D

  19、线和 接收数据 R x D 线是交叉连接的 这样就保证了数据的正确收发 由于使用空 M o d e m电缆直接连接时也支持全双工特性 RT S和C T S不再具有与M o d e m连接时那样的功能 为了让发送请求总是许可的 将 RT S信号返回作为C T S信号 同时把RT S信号直接接到另一端的 C D信号 是因为RT S信号的出现在功能上类似于通信信道中的载波检测 D S R信号线和D T R 信号线也是交叉连接的 另外 有时我们也可以将 D T R信号线交叉连到C I信号线上 表示当一 个D T E设备给出D T R信号时 就可以表示另一端收到了 C I信号 前面所讲的用空M o d

  20、 e m电缆直接连接的方式都是基于异步传输的 同步传输时 就要涉及 定时电路 由于有的 M o d e m既提供发送时钟又提供接收时钟 而有的 M o d e m只提供接收时钟 不提供发送时钟 因此这时需要 D T E提供定时信息 且 D T E一定要有发送时钟源 R S 2 3 2 C接 口标准中 接收码元定时 信号由M o d e m的锁相环提供 加到D B 2 5连接器的第1 7脚上 发送 码元定时 信号是由M o d e m还是由D T E提供 与使用的M o d e m有关 当由M o d e m提供时 这个 信号加到D B 2 5连接器的第1 5脚上 当由D T E提供时 这个信号

  22、 3 RxD 7 Gnd DTEDTE DTE DTE 如果只有一个设备带有时钟源时 含有外部时钟的设备通常在第 2 4脚 有些设备是在第 1 5 脚 上输出时钟信号 我们通过空 M o d e m电缆将两个D T E设备的第1 5脚和第1 7脚与第2 4脚的时 钟信号线所示 这样两个同步的D T E设备在没有M o d e m的情况下就可进行直 接通信 但这种单端提供时钟信号的连接方式 因为 1个时钟信号驱动器要驱动 4个接收器 所 以负载较重 图3 4 只有一个D T E具有时钟源时的连接 如果两个同步D T E设备各自都带有时钟源 假设它们都分别从 2 4脚输出时钟

  25、终 端等D T E设备相连 而计算机或终端的接口均和原来与 M o d e m连接时的接口相同 3 2 其他接口 除了EIA RS 232 C CCITT V 2 4接口标准外 还有别的一些接口标准 下面将粗略地介绍这些 接口标准 如果读者想要更详细地了解这些接口 可以查找相应的接口标准文本 3 2 1 RS 449接口 如前所述 由于R S 2 3 2 C接口标准具有某些不足 如不能进行远距离传输驱动 因此为了 改善R S 2 3 2 C的电气性能 美国电子工业协会 E I A 提出了一个新型接口标准 即 EIA RS 4 4 9 该标准包含三个部分 R S 4 4 9 R S 4 2 2 A

  27、 图3 6 RS 423 A接口电路 R S 4 2 3 A接口标准中 传输电缆的最大长度与数据传输率有关 当数据传输速率为 3 k b p s时 电缆长度可达1 k m 当传输速率超过 3 k b p s时 电缆长度相应缩短 当电缆长度为 1 0 m时 数据 传输率可达3 0 0 k b p s R S 4 2 2 A则更进一步采用平衡驱动和差分接收的方法 从根本上消除了信号地电位差的影 响 平衡驱动器相当于两个单端驱动器 它们输入的是同一个信号 而一个驱动器的输出正好 与另一个反相 如图 3 7所示 当干扰信号作为共模信号出现时 接收器则接收差分输入电压 只要接收器有充足的抗共摸电压的范

  28、围 它就能识别这两种信号并正确接收所传送的数据 因此R S 4 2 2 A接口有很好的抗干扰性 R S 4 2 2 A的输入电平与 T T L兼容 输出电平与 C M O S兼容 R S 4 2 2 A接口标准中 传输电缆的最大长度与数据传输率有关 当传输速率为 1 0 0 k b p s时 电缆长度可达1 0 0 0 m 当传输速率为2 M b p s时 电缆长度只能为6 0 m 当传输速率为1 0 M b p s时 电缆距离仅为1 0 m 在机械特性上 为了适应信号线针连接器 一般的情况 第3章第物理层接口第第5 1 下载 MC1488M

  29、C1489 1 0 8V TTL 电平 OMOS 电平 下只需要3 7针连接器 当要使用备用信道时 必须加上 9针连接器 另外在功能特性上 R S 4 4 9 采用与R S 2 3 2 C不同的信号线 A接口电路 R S 4 4 9标准保留了在R S 2 3 2 C中定义的基本交换电路的功能 除了在电气特性及机械特性 方面与R S 2 3 2 C标准不同之外 R S 4 4 9标准与R S 2 3 2 C标准的主要不同点有 1 RS 449新定义了1 0个接口电路 包括 3个用于测试状态的电路 2个用于控制D C E在备 用信道传输的电路 1个在D T E控制下提

  30、供终止使用功能的接口电路 1个提供新信号功能的电 路和1个对D C E进行频率选择的电路 R S 4 4 9还定义了2个为每个方向传输提供公共参考的接口 电路 2 有3个R S 2 3 2 C的接口电路在R S 4 4 9中没有定义 它们是保护地和两个留作测试用的电 路 R S 2 3 2 C中的第9脚和第1 0脚 3 对电路功能的有些定义作了改变 例如 将 R S 2 3 2 C中的D S R电路的名字改为数据方式 D M 相应的功能也发生了改变 4 为避免和R S 2 3 2 C电路的记忆名混淆 R S 4 4 9标准中的所有电路记忆名都和R S 2 3 2 C 的电路记忆名不同 R S

  32、 但有些细微的差别 其诊断电路则遵循 R S 4 2 3 A标准 3 功能特性 包括R S 2 3 2 C中的所有重要电路 如T x D R x D D T R D S R RT S C T S C D以及3个时 钟电路 EIA RS 232 C中的诊断电路也包括在内 EIA RS 530的过程特性与R S 2 3 2 C基本类似 在此不再多述 52第第第一部分第数 据 通 信 下载 MC3487MC3487 CMOS 电平 TTL 电平 3 3 小结 物理层接口是物理层协议标准的具体体现 一个物理层接口包含机械特性 电气特性 功 能特性和过程特性四个方面 R S 2 3 2 C是最常用的物理层接口标准 R S 4 4 9 R S 5 3 0是R S 2 3 2 C接口标准的改进 习题 1 物理层接口标准包含哪方面的特性 每种特性的具体含义是什么 2 请说明R S 2 3 2 C接口中主要信号线 请解释物理层接口的电气特性与其支持的数据传输率和传输距离的关系 4 什么是空M o d e m电缆 它有啥作业 5 简述两台计算机通过公用电话交换网进行通信的工作过程 6 RS 232 C R S 4 2 3 A和R S 4 2 2 A的电气特性各有什么不同 第3章第物理层接口第第5 3 下载

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