第七章 接口与调制解调器.ppt

1、第七章 接口与调制解调器,引 言,将信息编码成可以传输的格式后，接下来将探讨传输过程。信息处理设备能产生编码信号，通常还需要其他设备的协助才能将这些信号在通信链路上进行传输。 例如一台PC产生数字信号，在将信号通过电话线发送之前，还需要一台附加设备来调制载波频率。在此过程中，如何才能将数据由产生的源设备传送到下一个设备中呢？解决的办法是使用一捆导线（即接口）来实现。,引 言,因为接口连接的两个设备有可能不是一个厂家生产的，所以必须规定接口的特性并建立标准。 接口特性包括机械规范（使用多少条导线来传输信号）、电气规范（信号的频率、振幅和相位）以及功能规范（如果使用多条导线，每条导线的功能是什么）

2、，这些特性在一些常用标准中都有描述，并且被集成到了OSI七层模型的物理层中。,7.1 数字数据传输,从一个设备向另一个设备发送数据考虑的主要是配线方式。对于配线问题考虑的主要因素是数据流。是一次只发送一个比特，还是将比特成组发送，如果成组发送，那么如何组成组？ 通过链路传输二进制数据可以采用并行模式和串行模式。 在并行模式中，在每个时钟到来时多个比特被同时发送； 在串行模式中，每个时钟脉冲只发送一个比特。 在并行传输中只有一种发送数据的方式，而在串行传输中则包括同步和异步两种方式。,7.1 数字数据传输,7.1.1并行传输 并行传输（Parallel Transmission）是指可以同时传输

3、一组比特，每个比特使用单独的一条线路（导线）。这些线路通常被捆扎在一条电缆里，如图7.1所示。,图7.1 并行传输,7.1 数字数据传输,7.1.1并行传输 由0和1组成的二进制数据可以组成n比特的位组。计算机使用和生成以位组为单位的数据，就像在英语会话时用单词而不是一个个字母来交流一样。通过分组，可以一次发送n个比特而不是一个比特一个比特地发送。 并行传输非常普遍，其优点是速度快，特别是用于两个短距离的设备之间。最常见的例子是计算机与外围设备之间的通信。其他的例子还包括CPU、存储器模块和设备控制器之间的通信。,7.1 数字数据传输,7.1.1并行传输 但是，并行传输应用到长距离的连接上则无

4、优点可言了。首先，在长距离上使用多条线路要比使用一条单独线路昂贵；其次，长距离的传输要求较粗的导线，从而降低信号的衰减，这时要把它们捆到一条单独电缆里相当困难；第三个问题涉及比特传输所需要的时间。短距离时，同时发送的比特几乎总是能够同时收到。但长距离时，导线上的电阻会或多或少地阻碍比特的传输，从而使它们的到达稍快或稍慢，这将给接收端带来麻烦。,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 串行传输（Serial Transmission）是只使用一条线路，逐个地传送所有的比特，因此在两个通信设备之间传输数据只需要一条通信信道，而不是n条，如图7.2所示。,图7.2 串行传输,7.1 数字数据传输

5、,7.1.2 串行传输 串行传输比较便宜，用在长距离连接中也比传输更加可靠；其次，因为只需要一条通信信道，所以其费用大约只是并行传输的n分之一。但是，因为每次只能发发送一个比特位，所以其速度也比较慢。 在实际中，因为设备内部的传输时并行的，所以在发送端和接收端的接口上都需要有转换器（前者是并/串转换，后者是串/并转换）。 串行传输可通过异步或同步两种方式来实现。,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 1.异步传输 如果在传输中时序并不重要，则称为异步传输（Asynchronous Transmission）。它与同步方式不同的是，信息是以一种约定的模式被接收和翻译的。只要遵照约定模式，接

6、收设备就可以不理会信息发送的节奏而能正确地获取信息。约定模式是基于将比特流组成字节的方式建立的。每一组比特（通常为8个比特）作为一个单元通过链路传输。发送端系统单独处理每组，每处理完一组就将其发到链路上，并不理会时钟信号。,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 1.异步传输 没有同步脉冲，接收方就不可能通过计时方式来预测下 一组比特何时达到。因此，为了通知接收方有新的位组 到达，在每个字节的开头都要附加一个比特位，其值 通常是0，称为起始位。为了让接收方知道一个字节已经 结束，在每字节尾部还要加上一个或多个比特位，他们 的值通常是1，称为停止位。利用上述方法，每个字节的 长度至少增加到了

7、10比特，其中有8比特的信息再加上两 个或更多的提示接收方的信号。另外，每发送完一个字 节，可能还要跟上一段可变长的时间间隙。这段间隙或 者以信道空闲状态表示，或者以附加的停止位流表示。,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 1.异步传输,图7.3 异步传输,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 1.异步传输 起始位、停止位和间隙将一个字节的起始和终止提 示给接收方，使得接收方可以根据数据流进行同 步。因为字节这一层次，发送方和接收方不再需要 进行同步，所以这种传输方式称为异步传输。但是 在每一字节内，接收方仍要根据比特流来进行同 步。也就是说，一定程度上的同步还是存在的，但 仅仅

8、局限在一个字节内。每个字节开始时，接收方 设备就重新同步。当接收方检测到一个起始位后， 就启动时钟，并对陆续到来的比特开始计数。在接 收完n个比特后，接收方就等待停止位达到。当检测 到停止位时，接收方就在下一个起始位到达前忽略 接收的所有信号。,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 1.异步传输 图7.3是异步传输模式的示意图。图中起始位的 值是0，停止位的值是1，间隙由线路空闲态表 示，而不是附加的停止位。通常，异步传输用 于低速设备。另外，由于加入了起始位、停止 位并且在比特流间插入了间隙，因此增加了额 外的开销。,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 2.同步传输 同步传输（

9、Synchronous Transmission）将比特流组装成较长的数据帧（或简称为帧），一帧中包含过个字节。与异步方式不同的是，帧内的字节与字节之间没有间隔，需要接收方在解码时将比特流分解成字节。也就是说，数据被当作不间断的0和1的比特流传输，而由接收方比特流分割成一个个字节。,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 2.同步传输 数据帧的具体格式随协议的不同而不同，但它 们有许多共同的特征，如图7.4所示。,图7.4 同步传输,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 2.同步传输 数据帧的第一部分包含同步字符（SYN Character），它是一个独特的比特组合，用于通知接收方一

10、个帧已经到达。SYN字符类似于前面提到的开始位，但它还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致。 接下来是控制位，可能包含下列这些元素。 源地址：指出数据帧从哪里来。 目标地址：指出数据帧到哪里去。这在数据帧必须经过几个节点才能达到目的地的网络中非常重要。每个中间节点依据目标地址进行路由选择。,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 2.同步传输 数据的实际字节数。 序列号：它用于有很多帧被传送出去，但由于某种原因无法按顺序达到目的地的情况。接收方使用序列号对帧进行重组。 帧类型：随协议而定。 数据位定义了要发送的信息。字符键不需要开始位和停止位。错误检查位被用来检测或矫正传输错误。

11、 帧的最后一部分是一个帧结束标记，和SYN字符一样，它是一个独特的比特串，用于表示没有别的即将到达的比特了（至少在下一帧开始之前）。,7.1 数字数据传输,7.1.2 串行传输 2.同步传输 因为没有间隙和起始/停止位，所以就没有了比特流内部的同步机制来帮助接收端设备在处理比特流时调整比特同步。因为所接收数据的准确性完全依赖于接收端设备根据比特到达情况进行精确的比特计数的能力，所以时序变得十分重要。 通常，同步传输要比异步传输快得多。因为在发送端不需要插入附加位和间隙，在接收端也不需要删除它们。一旦检测到SYN字符，就可以在接下来数据到达时开始接收了。同步传输方式适用于高速传输，例如计算机之间

12、数据的传输等。字节的同步是在数据链路层实现的。,7.2 DTE-DCE接口,首先了解计算机网络中的两个重要概念：DTE和DCE。在数据通信中经常涉及到4个基本功能单元：两端各有一个DTE和一个DCE（如图7.5所示）。DTE产生数据，并连同不要的控制字符一起传送给DCE。DCE将信号转换成适合于传输介质的形式并将它发送到网络链路中。当信号到达另一端时，将发生相反的过程。,7.2 DTE-DCE接口,图7.5 DTE和DCE,7.2 DTE-DCE接口,7.2.1 数据终端设备（DTE） DTE包括所有具有作为二进制数字数据源点或终点能力的单元。在物理层，它可以是一台终端、微型计算机、计算机、打

13、印机、传真机或是任何其他产生或消耗数据的设备。数据终端设备之间并不经常直接通信，它们产生或消耗数据，然而通信需要一种能够用于传输的中间形式。可以把DTE的工作方式想象成人说话时大脑的工作。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.1 数据终端设备（DTE） 例如，某人有一个想法要与朋友交流，他的大脑产生了这个想法，但并不能将它直接传送到他朋友的大脑中。而是由他的大脑将想法送给声带和嘴，它们将想法转换成声波并通过空气或是电话线传输到朋友的耳朵里，并由此进入他朋友的大脑。在对方的大脑中，声波信号被还原成信息。在这一过程中，他和他朋友的大脑就类似于DTE，他的声带和嘴是DCE，他朋友的耳朵也是DCE，空

14、气或电话线就是它们之间的传输介质。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.2 数据电路终端设备 任何能通过网络发送和接收模拟或数字数据的功能单元都是DCE。在物理层，一个DCE接收从DTE中产生的数据，并将它们转换成相应信号，然后将这些信号发送到传输链路上。在这一层中常用的DCE有调制解调器。在任何一个网络中，一个DTE产生数字数据并将它传送到DCE，DCE将这些数据转换为可以在传输媒体上传送的格式并将转化后的信号发送给网络上的另一个DCE。第二个DCE从线路上接收信号，将信号转化为与它相连的DTE可用的格式，然后转发信息。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.2 数据电路终端设备 为了实现通信

15、，发送和接收的DCE设备必须采用同样的调制方法（例如FSK）。正如若想要和一个只懂日语的人交流，就必须说日语一样。两个DTE不需要互相协调，但是每个DTE必须与它所连接的DCE协调工作。而DCE设备之间必须协调工作，才能实现完整的数据翻译过程。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.3 标准 多年来，为定义DTE和DCE之间的接口（如图7.6所示）制定了许多标准。尽管它们的解决方案不同，但每个标准都提供了关于连接的机械、电气和功能特性。 在参与制定DTE-DCE标准的组织中，电子工业协会（EIA）和国际电信联盟电信标准化部（ITU-T）最为活跃。EIA制定的标准包括EIA-232、EIA-442

16、、EIA-449等，由ITU制定的标准称为V系列和X系列标准。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.3 标准,图7.6 DTE-DCE接口,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 EIA制定的一种重要的接口标准是EIA-232标准，它定义了DTE和DCE之间接口的机械、电气以及功能特性。自1962年，首次以RS-232（推荐标准）名字发布以来，EIA-232标准经历了若干次的修订。最新的一个版本，即EIA-232-D，不仅定义了使用的连接头的类型，还定义了具体的电缆和插头以及每一针脚的功能，如表7.1所示。 注意：几年前EIA决定把“RS”改为“EIA”，因此正确的名称应该

17、是EIA-232标准。但因为旧名称已经相当普及，而且要改变与习惯叫法非常困难，所以人们还是经常使用“RS”这个名称。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口,表7.1 EIA-232各引脚功能,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 1.机械特性 EIA-232标准的机械规范规定的接口是两端分别有一个阳性和阴性的DB-25针脚连接头的25线电缆。电缆长度不可超过15m（约50英尺）。 DB-25连接头是一个带有25根针或孔的插头，每个针/孔都与一根有特定功能的导线相连，以此建立DTE设备与DCE设备之间25种可能的独立交互操作。目前，在实际应用中只使用了

18、其中的一少部分，其他的可用作将来实现功能扩展,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 1.机械特性 EIA-232标准规定25线电缆的一端是阳性连接头，另一端是阴性连接头。阳性连接头是指电缆中每根导线都与插头中的一根针相连的连接头；阴性连接头是指电缆中每根导线都与插头中的一个金属管或鞘相连的连接头。在DB-25连接头中，这些针或孔被排成两排，上面13个，下面12个，如图7.7所示。 后面将介绍符合EIA-232标准的另一种DB-9连接头。它是9线电缆，一端是DB-9阳性连接头，另一端是DB-9阴性连接头。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 1.机械

19、特性,图7.7 EIA-232接口的引脚分布,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 2.电气特性 EIA-232标准的电气规范规定了在DTE设备和DCE设备之间的任何一个方向上传输数据所采用的电压值和信号类型。 图7.8说明了发送数据的电气规范。EIA-232标准指出所有数据必须以逻辑1和0（称为传号和空号）的形式传输，采用非归零电平（NRZ-L）编码，其中0对应正电压而1对应负电压。不同于简单地定义一个最高电平和一个最低电平，EIA-232标准定义了两个不同的电压范围，一个正电压区 和一个负电压区。接收方接收所有落在这两个范围内的不同的电压值，对位于两个范围之外的电压值

20、予以忽略。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 2.电气特性,图7.8 在EIA-232标准中发送数据的电气规范,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 2.电气特性 要被当做数据识别出来，对应的电压值必须在3V15V或-3V-15V之间。通过让有效信号落在两个12V的区间内，EIA-232标准使得噪声造成的信号衰减对识别数据影响很小。换言之，只要脉冲值在一个可接受的范围内，而脉冲的确切值并不重要。 图7.8显示了一个因为噪声而衰减为一条曲线的方波。第4个比特的振幅比预期的要低，而且不是稳定在一个电压上，而是跨越了一段电压值。如果接收方只查找固定的一

21、个电压值，那么这个脉冲的衰减将使该比特不可恢复。如果接收方在整个比特时隙中只接收一个电压值，那么该比特仍将不能恢复。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 3.控制和时序 在EIA-232接口中，25根可用的导线中只有4根 位于数据功能，其余的21根都用于诸如控制、时序、接地以及测试等功能。这些导线的电 气规范类似于控制数据传输的导线，但是要简 单些。这些导线上传输的电压超过+3V称为 “开”状态，低于-3V称为“关”状态。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 3.控制和时序,图7.9 在EIA-232标准中控制信号的电气规范,7.2 DTE-DC

22、E接口,7.2.4 EIA-232接口 3.控制和时序 图7.9显示了其中的一个信号。控制信号的规范在概念上与数据传输正好相反。正电压表示开，负电压表示关。注意：关仍然是以特定的电压值代表的一个信号值。在系统运行中这些控制线上没有电压意味着某些设备没有正常工作，而不是这些线路关闭了。 最后一个重要的电气规范是比特率。EIA-232标准允许的最大比特率是20kb/s，尽管在实际中常常超出这一值。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 4.功能特性EIA-232具有两种不同的实现方法：DB-25和DB-9。 DB-25：EIA-232对DB-25连接头上每一根针的功能都进行了

23、定义。图7.10显示了一个阳性连接头每根针脚的序号和功能。因为阴性连接头就是阳性连接头的镜像，所以阳性连接头上1号针的功能在反方向上必然存在一个镜像或是响应功能。比如，针脚2用于传输数据，则针脚3就用于接收数据。通过这种方式，两部分都能同时传输数据。如图7.10所示，并不是每一针都确定了一个具体的功能。例如，9号和10号针被留作未来扩充，而11号针未赋予任何作用。 DB-9：在个别异步连接中，DB-25实现的许多针脚是不必要的。EIA-232的一个更简单的9针脚本称为DB-9，如图7.11所示。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 4.功能特性,图7.10 EIA-23

24、2的DB-25标准的功能特性,图7.11 EIA-232的DB-9标准的功能特性,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 5.实例 图7.12中所示的实例描述了采用EIA-232标准 只使用通信信道在租用线路上进行同步全双工 传输的情形。这里的DCE设备是调制解调 器，DTE设备是计算机。从准备到拆除共包 括5个步骤。本例采用全双工模式，所以对 每一对计算机/调制解调器都能同时传输数 据。但是在EIA的术语中，仍然将其中一个称为发送方，另一个称为接收方。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 5.实例,图7.12 同步全双工传输,7.2 DTE-DCE

25、接口,7.2.4 EIA-232接口 5.实例 显示传输之前接口的准备工作。两个接地线，针脚1（屏蔽）和针脚7（接地信号）在计算机/调制解调器之间发送和接收数据时都是出于工作状态的。 保证所有设备都已就绪，可以传输。首先，发送方的DTE设备激活自己的针脚20并将一个DTE设备就绪信号发送给它连接的DCE设备。DCE设备通过将针脚6激活通知DTE设备DCE设备就绪。在远端重复同样的过程。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 5.实例 在发送和接收调制解调器之间建立物理连接。这一步可以视为传输过程的启动。首先，发送端DTE设备激活针脚4并向它的DCE设备发送一个发送请求。这

26、个DCE设备向远端出于空闲状态的接收方调制解调器发送一个载波信号。当接收方调制解调器检测到这个载波信号后，它激活针脚8（接收线路信号检测）通知与它相连的计算机一次传输即将开始。发送载波信号后，发送方DCE设备激活针脚5，向它的DTE设备发送一个清除发送报文。远端计算机与调制解调器也完成同样的过程。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 5.实例 数据传输过程。发送方计算机将数据流连同时钟信号分别通过2号线和24号线同时传送到调制解调器。调制解调器将数据转换成模拟信号并通过网络发送出去。接收方调制解调器接收模拟信号，将它还原为数字数据，并连同时钟信号分别通过3号线和17号线

27、传送给计算机。同样地，接收方计算机发送数据到发送计算机按相同的过程进行。 当双方都完成传输时，两边的计算机就撤消了它们的请求发送信号，调制解调器关闭载波信号，接收线路信号检测（再没有信号需要检测的了）以及它们的清除发送信号。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 6. 空调制解调器 假设需要在一个建筑物内连接两台DTE设备，例如两台工作站，或者一台终端和一台工作站。在直接连接两个相容的数字设备时是不需要调制解调器的，数据传输并不需要跨越类似电话线的模拟线路，因而不需要对信号进行调制，但是却需要一个接口来处理这些交换（如就绪建立、数据传输、接收等）信息，就像EIA-232标

28、准的DTE-DCE之间的电缆的功能一样。 针对上述情况，EIA-232提供的解决方案称为空调制解调器。空调制解调器在没有DCE设备的环境下提供了DTE-DTE的接口。但是为什么要用空调制解调器呢？如果仅仅需要接口，为什么不干脆使用标准的EIA-232电缆呢？分析图7.13的例子将有助于我们理解这一问题。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 6. 空调制解调器,图7.13 有/无DCE设备的情况下所采用的针脚连接方式,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 6. 空调制解调器 a部分所示为通过电话网络的连接，两台DTE设备通过DCE设 备交换信息，每台

29、DTE设备的针脚2和DCE设备的针脚3转发 过来的数据。如图7.13所示，EIA-232电缆将DTE设备的针脚2 和DCE设备的针脚2连接起来，图的b部分分出了当采用相同 方式连接两个DTE设备时会发生的情况。如果没有DCE设备 在相应的针脚之间对来去数据流进行切换，两个DTE设备就会 试图在针脚2这同一条线路上发送数据，而在针脚3这条线路上 等待数据。这两个DTE设备都在向对方的的发送针脚（而不是 接收针脚）发送数据。接收线3是空闲的，因为它被排除在整 个传输之外。发送线2因而充满了冲突和噪声以及不会被任何 一台DTE所接收的信号。在这种情况下，从一台设备到另一台 设备的数据输是不可能的。,

30、7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 6. 空调制解调器 （1）交叉连接：为了实现传输，连线必须交叉，让第一台设备的针脚2与第二台DTE设备的针脚3相连，而第二台DTE设备的针脚2与第一台DTE设备的针脚3相连。这两个针脚是最重要的。但是，其他一些针脚也有类似问题，因而也需要重新连接（如图7.14所示。） 空调制解调器是一种EIA-232接口，它使得两端的DTE设备都相信自己连有一个DCE设备，并且与一个位于它们之间的网络相连。因为其目的是为了提供连接，空调制解调器可以是一段电缆或是一个设备，或者采用标准的EIA-232电缆和一个打开的盒子按照自己希望的方式交叉连线来制作

31、一个空调制解调器。在上述方法中，电缆是最常用和最方便的。（如图7.14所示）。,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 6. 空调制解调器,图7.14 空调制解调器的阵脚连接方式,7.2 DTE-DCE接口,7.2.4 EIA-232接口 6. 空调制解调器 （2）其他不同之处：尽管EIA-232的DTE-DCE接口电缆在DTE设备端是阴性连接头而在DCE端是阳性连接头，但空调制解调器在两端都需要连接阳性的EIA-232的DTE端口，所以它的两端都是阴性连接头。,7.3 其他接口标准,EIA-232对数据速率和电缆长度（信号的有效传输距离）都有所限制，即数据速率最大为20K

32、b/s，电缆的最大长度只能到50英尺（15m左右）。为满足要求更高数据速率和更远传输距离的实际需求，EIA和ITU还制定了附加的接口标准，即EIA-499、EIA-530以及X.21。 7.3.1 EIA-449 EIA-449的机械规范定义了两种接头：37针的DB-37和9针的DB-9，两种组合成46针的配置。 EIA-449的功能规范给DB-37连接头定义了与DB-25类似的功能。两者之间的最大区别在于DB-37中没有与辅助信道有关的功能。因为辅助信道很少用到，EIA-449将这些功能分离出来单独用一个辅助的9针连接头（DB-9）提供这些功能。通过这种方式，需要辅助信道的系统也可以方便的使

33、用。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4491. DB-37各针脚的功能 为了保持与EIA-232标准的兼容性，EIA-449标准对数据交换功能、控制及时序的定义如表7.2所示 。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4491. DB-37各针脚的功能,表7.2 DB-37连接头的针脚功能,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4491. 类针脚 类针脚与EIA-232针脚的功能兼容（其中大部分要 进行重命名）。对于每个类针脚，EIA-449定义了 两根相同的针：一根在表中第一栏，另一根在第二 栏。例如，第4针和第22针都叫发送数据。这两根针的 功能与EIA-232中针脚2

34、的功能是一样的。第5针和第 23针都叫发送时序，第6针和第24针又都叫接收数据。 更有意思的是，每对针在连接头中都是垂直相邻的， 第二栏中的针脚恰位于第一栏中对应针脚的下方（按 照DB-25针脚标号的办法给DB-37标号，就可以发现这 种关系）。这种结构就是EIA-449的功能基础。在本 节后面讨论电气规范中定义的两种信号的交替模式 时，将讲述针脚之间的相互关系。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4493. 类针脚 类针脚是在EIA-232中没有定义或是进行重定义的针脚。这些新针脚的序号和功能如下： 本地回馈：针10用于本地回馈测试。 远程回馈：针脚14用于远程回馈测试。 频率选择：

35、针脚16用于在两种不同的频率之间进行选择。 测试方式：针脚18用于各级测试。 共接收：针脚20对于DCE和DTE的非平衡线路提供了一种公共的信号回线。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4493. 类针脚 终端服务：针脚28向DCE设备指示DTE设备是否可用。 选择备用：针脚32允许在发生故障后使用设备。 新信号：在一台DTE设备控制几台辅助DTE设备的多点通信应用中，针脚34是有效的。一旦激活，针脚34就指示一台DTE已经完成了数据交换任务，而另一台新的正准备开始。 备用指示：针脚36提供了从DCE来的对选择备用（针脚32）报文的确认信号。 共发送：针脚37提供了DTE到DCE间非平

36、衡线路上的公共信号回线。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4494. DB-9各针脚功能 表7.3列出了DB-9连接头的针脚功能并显示了它们与EIA-232（DB-25）中对应部分的关系。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4495.电气规范 EIA-449采用两种标准来定义其电气规范：RS-422（用于平衡线路）和RS-423（用于非平衡线路）。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4496.非平衡模式RS-423 RS-423是一种非平衡电路的规范。非平衡电路（Unbalanced Circuit）是使用一条公共地线和一条线路传输信号，所以信号的电平是相对于地线而言

37、的。这意味着它只为信号传播定义了一条线路。在该标准中的所有信号都是用共回线（或是地线）来完成一次流程。图7.15给出了非平衡信号的示意图。在非平衡电路模式中，EIA-449使用每一对类针脚的第一个针脚和所有的类针脚。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4496.非平衡模式RS-423,图7.15 非平衡信号,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4497. 7.平衡模式RS-422 RS-422是一种平衡电路的规范。平衡电路（Balanced Circuit）使用两条线路传输信号。传输设备在每条线路上发送一个大小相等符号相反的信号。这意味着它的每个信号传输定义了两条线路。信号的返回

38、仍然采用共回线方式。图7.16给出了平衡信号的示意图。在平衡模式中，EIA-449使用了每一根类针脚但不使用类针脚。正如电气标准规范中所规定的，数据速率与距离的比率比非平衡方式和EIA-232标准规定的都要高：40英尺传输距离，速率为10Mb/s 。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4497. 7.平衡模式RS-422,图7.16 平衡信号,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4497. 7.平衡模式RS-422 在平衡模式中，每条线路承载相同的传输，但是它们并不传输相同的信号。在一条线路上的信号是另一条线路上信号的互补值。用图表显示，互补值看起来就像原始信号的镜像一样（如图7

39、.16所示）。此时接收方并不监听其中任何一个实际的信号，而是检测两个信号之间的差值。这种机制使得平衡线路具有比非平衡线路更强的抗噪声干扰能力，并允许在更远的距离上实现更高的传输速率。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4497. 7.平衡模式RS-422 当互补的信号达到接收方时，它们被输入一个减法器（或差分放大器）中。通过这种方式，在对信号进行解释前减去辅助信号，因为两个信号是互补的，它们的差值将两倍于第一个信号的值。例如，如果在某时刻每个信号值为5V。所以其结果是5-（-5）=10。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4497. 7.平衡模式RS-422 如果在传输中有噪声

40、，则噪声会以相同的方式影响两个互补信号（正噪声对信号产生正的影响，负噪声对信号产生负的影响），结果是在减法过程中消除噪声（如图7.17所以）。例如，假定在某点存在2V的噪声，而此时第一个信号是+5，它的互补信号是-5V。额外的畸变使第一个信号值变为7V，第二个信号为-3V，此时7-（-3）仍然是10。这一特性有助于消除噪声的影响并使得高速的平衡模式传输成为可能。,7.3 其他接口标准,7.3.1 EIA-4497. 7.平衡模式RS-422,图7.17 采用平衡模式消除噪声,7.3 其他接口标准,7.3.2 EIA-530 EIA-449提供了比EIA-232更强大的功能。但是由于工业界早已在

41、DB-25连接头上进行了投资，因此大家不愿意接受EIA-449所要求的DB-37连接头。为了促进标准的应用，EIA制定了一种使用DB-25电缆的EIA-449版本：EIA-530。 EIA-530的针脚功能其实是EIA-449的所有类针脚加上类针脚中的3个（回馈功能的针脚）。而对于EIA-232中的针脚，有些被忽略了，包括振铃指示、信号质量检测和数据信号速率选择等。EIA-530不支持辅助传输线路。,7.3 其他接口标准,7.3.3 X.21 X.21标准是由ITU-T制定的，其目的是为了解决EIA接口中存在的问题，同时为了完全的数字通信铺平道路。 1.采用数据线路进行控制 在EIA接口中电路

42、的大部分用于控制信息。因为在标准中控制功能是作为独立信号实现的，所以这些电路是必需的。因为采用了独立的线路，所以控制信息能共仅用正负电平来代表。 但是，如果控制信号采用系统中具有实际意义的控制字符来编码（例如ASCII码），那么控制信息就能够在数据上传输了。,7.3 其他接口标准,7.3.3 X.21 因此，X.21标准撤销了EIA标准中的大多数控制线路，而是在数据线路上控制流量。为了实现这种功能合并，DTE设备和DCE设备增加可以将 控制码转换成可以通过数据线路传输的比特流的线路逻辑。同时也都需要用于在接收时识别控制信息和数据的附加线路逻辑。 这种设计方案使得X.21标准不仅采用的针脚较少而

43、且可用于数字化远程通信。在数字化远程通信中，控制信息是在网络上从一台设备传输到另一台设备，而不是只在DTE和DCE之间进行。随着数字技术的出现，需要处理的控制信息越来越多，包括拨号、重拨、保持等。X.21既可以作为接口标准连接数字化的计算机和类似调制解调器的模拟设备，也可作为数字化的计算机和诸如ISDN及X.25等数字接口的连接装置。 X.21是传输率为64kb/s的平衡线路，这个速率已经成为工业标准。,7.3 其他接口标准,7.3.3 X.21 2.各针脚功能 X.21标准定义的连接头是具有15根针的DB-15。 （1）字节时序：X.21标准的另一个优点就是在EIA标准提供的比特同步之外还提

44、供了用于控制字节同步的时序线。通过增加字节时序脉冲（第7号和第14号针脚），X.21改进了整个传输过程的同步。 （2）控制和初始化：DB-15连接头的3号和5号针脚用来初始化握手过程，或者是开始传输的约定。针脚3与请求发送针脚的功能类似。针脚5与清除发送针脚的功能类似。表7.4列出了所有针脚的功能。,7.3 其他接口标准,7.3.3 X.21 2.各针脚功能,表7.4 DB-15连接头的针脚功能,7.4 调制解调器,调制解调器是最常见的DCE设备。通过电话线上网的用户一定用过调制解调器。连接在用户计算机上的内置或外置的调制解调器负责将计算机产生的数字信号转换成可以通过公用电话线传输的模拟信号。

45、同时，调制解调器也负责将从电话线上接收的模拟信号转换成计算机可以处理的数字信号。 调制解调器是一个组合词，代表了设备的两个功能实体：一个信号调制器和一个信号解调器，两部分的关系如图7.18所示。,7.4 调制解调器,图7.18 调制解调器示意图,7.4 调制解调器,调制器是将数字信号用ASK、FSK、PSK或QAM转变成模拟信号，而解调器是将模拟信号还原成数字信号。虽然从功能上看，解调器就像一个模拟/数字转换器，但它实际上并不通过对模拟信号进行采样实现数字仿真，它只是调制的逆过程。 图7.18所示为调制解调器和通信链路的关系。两端的个人计算机是DTE设备，调制解调器是DCE设备。DTE产生数据

46、并通过接口（例如前面讨论的EIA-232）将数据发送到的调制解调器。第二个调制解调器的解调部分接收调制后的信号。解调器接收ASK、FSK、PSK以及QAM编码信号，并将它解码为计算机可以使用的格式，谈后通过接口把解码后的数字信号传送给计算机。每台DCE都必须和它连接的DTE以及其他DCE相容。,7.4 调制解调器,7.4.1 传输速率 通常，可根据每秒能够传输的比特数将调制解调器分为高速和低速。但是在谈论各种商用的调制解调器和它们的速率以前，需要研究一下限制传输速率的调制解调器本身的因素。 1.带宽 在前面章节总我们定义了带宽的概念。现在就使用这一概念来考察物理介质，研究它对传输的影响。一条链

47、路的数据速率依赖于所采用的编码方式和介质带宽。介质带宽受介质固有的物理特性的限制，每一条线路都有它能通过的频率范围。如果信号频率太慢，它就不能通过线路的电容。但如果太快了，就会被线路的电感所妨碍。所以，可以说每条线路都有它可以承受的最高频率和最低频率，这一限制范围称为带宽。,7.4 调制解调器,7.4.1 传输速率 1.带宽 传统电话线可以承载3003300Hz范围的频率，也就 是给出了一个3000Hz的带宽。这个范围内的所有频 率都用来传输语音，此时即使有大量的干扰和畸变也 可以不失清晰性。但是，如前面所述，为保证完整正 确，数据信号需要更高的精确性。因此，为安全起 见，这一频率范围的边缘并

48、不被用作数据传输。总 之，信号带宽总是小于电缆带宽。在数据传输中电话 线的有效带宽是2400Hz，从600Hz到3000Hz。注 意，现在又许多电话线能处理的带宽比传统电话线的 更大。但是，调制解调器的设计仍然是基础传统性能 的（如图7.19所示）。,7.4 调制解调器,7.4.1 传输速率 1.带宽,图7.19 电话线带宽,7.4 调制解调器,2 调制解调器速率 如前所述，每一种模拟转换都采用不同的方式处理信号：ASK调制振幅；FSK调制频率；PSK调制相位；而QAM既调制振幅又调制相位。 （1）幅移键控：如前所述，ASK调制传输所需的带宽等于信号的波特率。假设整个链路就像在单工或半双工模式

49、中一样，由单个信号使用，那么ASK调制的最大波特率就等于传输介质的整个带宽。因为电话线的有效带宽是2400Hz，所以最大波特率就是2400.而且，因为在ASK调制中波特率和比特率是相同的，所以最大比特率也是2400（如图7.20所示）。,7.4 调制解调器,2.调制解调器速率 （1）幅移键控,图7.20 在半双工模式下ASK编码的波特率,7.4 调制解调器,2.调制解调器速率 （1）幅移键控 对于全双工模式，在每个方向上只能使用整个带宽的一半。因此，在全双工模式下，ASK编码传输的最大速率是1200b/s，如图7.21所示。这个可用带宽是2400Hz，因此每个方向上的可能带宽是位于各自中心的载

50、波频率的1200Hz（注意：有些调制解调器的性能说明将半双工写作HDX，而全双工写作FDX）。 尽管ASK调制的比特率和更常用的调制方式等同，但噪声问题使得它对于调制解调器来说并不适用。 尽管ASK调制具有较高的比特率，但由于噪声问题现在已经不采用了。,7.4 调制解调器,2.调制解调器速率 （1）幅移键控,图7.21 在全双工模式下ASK编码的比特率,7.4 调制解调器,2.调制解调器速率 （2）频移键控 如前所述，FSK传输所需的带宽是信号的波特率加上频偏。考虑单工或半双工环境中整个链路由单个信号占有的情形，FSK调制的最大波特率等于传输介质减去频偏。由于电话线的有效带宽是2400Hz，因而最大波特率就是2400减去频偏。而且，在FSK调制中波特率等于比特率，所以最大比特率也是2400减去频偏（如图7.22所示）。,