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第二部分 数据传输 ------第9章 传输模式 主讲教师: 王兴芳 2012.2 第9章 传输模式 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 28 30 4 4 4 * * 本章目的： 讨论数据在底层介质中传输的方式。 本章内容如下图： 传输模式分类（P90） 串行传输——一次发送一个码位 并行传输——同时发送多个码位 异步：数据项的传输可以在任意时间开始，两组数据项之间的间隔时长也可以是任意的。 同步：数据项连续不断地传输，数据项之间没有间隔。 等时：数据项在规则的时间区间上进行传输，两数据项之间的间隔是固定的。 7 并行传输 并行传输（parallel transmission）：指在分离的媒体上同时传输多个数据位的传输机制。通常来说，并行传输模式用于具有多根独立导线的有线介质。 此外，所有导线上的信号都必须进行同步，这样，码元可以准确无误地同时通过每根导线。 并行传输模式有两个主要的优点: 高速（High speed） :因为并行传输可以同时发送N位 并行接口的传送速度是同等串行接口的N倍 与下层硬件相匹配（Match to underlying hardware）:在机器内部，计算机和通信硬件都使用并行电路 10 串行传输——一次发送一个码位 如果是以追求速度为主，可能设计数据通信系统的任何人都会选择并行传输 。然而，大多数通信系统都使用串行模式 。主要有两个原因： 首先，串行网络长距离扩展的费用要低得多，因为需要的物理导线更少，并且一般中等的电子元件价格更便宜。 其次，仅使用一根物理导线意味着不会有由于多根导线不等长而引起的定时问题。 为了采用串行传输，发送器和接收器必须具备少量硬件，这些硬件能把设备中使用的并行数据转换为导线使用的串行数据。 12 串/并行传输转换 将数据在内部并行形式与串行形式之间转换时所需的硬件可以非常简单，也可以很复杂，取决于串行通信机制的类型。 在最简单的情况下，用一块称为通用异步收发器（UART）的芯片即可完成数据转换功能；用一块称为通用同步/异步收发器（USART）的芯片，即可处理同步网络的数据转换。 13 传输顺序：码元（位）与字节 【问题】串行传输模式中：当要发送码元序列时，应该先发送哪个位元通过介质呢？ 例如，考虑一个整数，发送器应该先传输最高位（MSB）还是最低位（LSB）呢？ 【解决方案】 逆序（little-endian） ：先发送LSB的系统 正序（big-endian） ：先发送MSB的系统 两种形式都可以使用，不过在发送前发送器和接收器必须对使用何种形式达成一致。 14 传输顺序：码元（位）与字节 位元传输次序的确定并没有解决传输顺序的所有问题。 在计算机中数据划分为字节，每个字节再进一步划分为位元（通常是每字节包含8个位元）。因此，字节的传输顺序和位元的传输顺序可能要分别选择。 例如，以太网技术规定数据的传输顺序是：字节按正序传输，位元按逆序传输。 下图表示了在以太网中发送32位数据量时位元的传输顺序。 16 串行传输的定时 ——三种主要类型 依据传输在时间上的间隔，串行传输机制可以分为三种主要类型: 异步（Asynchronous）传输，数据项的传输可以在任意时间开始，两组数据项之间的间隔时长也可以是任意的。 同步（Synchronous）传输，数据项连续不断地传输，数据项之间没有间隔。 等时（Isochronous）传输，数据项在规则的时间区间上进行传输，两数据项之间的间隔是固定的。 17 串行传输的定时类型1—— 异步传输 由于异步传输系统允许物理介质在两次传输之间空闲任意长时间，异步通信非常适合于随机产生数据的应用 （例如用户敲打键盘或用户点击链接打开一个网页，读一会，再点击链接打开另一个网页） 。 异步传输的缺点是发送器和接收器之间缺少协调 ，当介质空闲时，接收器不知道在新的数据到来前，介质还会空闲多长时间。因此，异步技术在每个数据项发送前，通常安排发送器发送一些冗余位，以便： 以通知接收器开始传输数据 冗余位使得接收器硬件能与进入的信号同步 在一些异步系统中，冗余位被称为前导；在其它系统中，冗余位被称为开始位。 18 RS-232异步字符传输 考虑在计算机和设备（例如键盘）之间通过铜导线传输字符的情况，每个数据项对应一个字符 . RS-232-C：电子工业联盟（EIA）标准化的异步通信技术，已经成为了最广泛接受的字符通信技术 EIA标准规定了一些细节 , 例如： 物理连接（例如，连接线长度必须小于50英尺） 电气特性（例如，电压范围为-15V到+15V） 线路编码（例如，负电压对应逻辑1，正电压对应逻辑0） 通过一定的配置，硬件可以控