计算机控制系统——数据通信基础.ppt

数据通信基础 §1 通信系统的性能指标 §1.1 有效性指标 §1.1 有效性指标 §1.2 可靠性指标 §1.2 可靠性指标 §1.3 介质带宽 §1.3 介质带宽 §2 数据传输方式 §2.1 串行传输和并行传输 §2.2 同步传输与异步传输 §2.2 同步传输与异步传输 §3 通信线路工作方式 §4 数据编码 为什么要进行数据编码？ 工业数据通信的系统的任务是传送数据或指令等信息，而这些信息通常用离散的二进制0、1序列的方式来表示，即用0、1的不同组合来表示不同的信息内容。例如用00、01、10、11来分别表示电动机的停止、运行、错误和不确定等四个状态。 通过编码把一种组合与一个确定的内容联系起来。编码要得到通信各方的认同。 编码种类 不同类型的信号在不同类型的信道上传输有4种组合，每一种相应地需要进行不同的编码处理。 数据：模拟数据、数字数据 信号：模拟信号、数字信号 信道：模拟信道、数字信道 编码和调制 用数字信号承载数字或模拟数据——编码 用模拟信号承载数字或模拟数据——调制 数字数据的数字编码 定义：用高低电平的矩形脉冲信号来表示数据的0、1状态。 数字编码的种类有：单极性码、双极性码、归零码、非归零码、差分码、Manchester编码等。工业通信中常用的是非归零码和Manchester编码。 非归零码：逻辑1表示高电平，逻辑0表示低电平，在整个码元期间都维持有效电平的编码。 优点：能够比较有效地利用信道的带宽，这是最常用的编码之一。 缺点：存在直流分量，不具备自同步机制，必须使用外同步。 曼彻斯特编码：在每个码元的中间都要发生跳变。接收端可将此变化提取出来作为同步信号，使接收端的时钟与发送设备的时钟保持一致。是工业数据通信中最常用的一种基带信号编码 优点：不需要外同步信号，不存在直流分量。 缺点：需要双倍的传输带宽（即信号速率是数据速率的2倍）。 数字数据的调制编码 定义：用模拟信号来表示数据的0、1状态。 常用技术 幅移键控ASK(Amplitude Shift Keying)，调幅 频移键控FSK(Frequency Shift Keying)，调频。 相移键控PSK(Phase Shift Keying) ，调相 基本原理：用数字信号对载波的不同参量进行调制。 载波 S(t) = A cos (?t+?) S(t)的参量包括： 幅度A、频率? 、相位? 调制就是要使这三个参量随数字基带信号的变化而变化 举例说明： PSK：用载波的两个不同振幅表示0(0v)和1(+5v) FSK：用载波的两个不同频率表示0(1.2KHz)和1(2.4KHz)。现场总线的HART通信信号采用这种编码方式。 PSK：用载波的起始相位的变化表示0 (同相)和1(反相) §5 通信数据的差错校验 §5 通信数据的差错校验 §5 通信数据的差错校验 §5 通信数据的差错校验 §5 通信数据的差错校验 §6 总线分类 §6 总线分类 §6.1 内部总线 §6.1 内部总线 §6.2 系统总线 ISA总线的状况 总线的元老 特点：CPU为唯一主模块，插卡数量亦有限 缺少中枢寄存器，不能动态分配资源 已接近淘汰 但因许多老设备如声卡、Modem等仍离不开它，故许多主板芯片给依然提供对其的支持 IPC系统依然提供对其的支持 ISA总线的定义 用到ISA总线的声卡示意图 二、过渡总线 MCA (Micro Channel Architecture) IBM提出的支持386的系统总线标准，数据宽度32位(支持4G的寻址能力)，传输率33MB/s，与ISA不兼容，技术未公开 EISA (Extended ISA) 总线 由Compaq、HP等九家公司在1988年推出的与MCA抗衡的总线，与ISA有良好的兼容性 在原来ISA总线的98条信号线上又增加了98条信号线，也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线 三、PCI总线 PCI (Peripheral Component Interconnect) 现在是主板上最常见的插槽(如下页图示) 不依附于某个具体的处理器 结构上是在CPU与原来的系统总线间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对该层的管理；提供信号缓存，支持10种外设 数据总线32/64位，最大传输速率达132MB/s 可同时支持多组外围设备 采用PCI的显卡