67612

Связь с удалёнными устройствами

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Связь с удаленными устройствами в настоящее время реализуется преимущественно при помощи модемов. Внутренняя структура модема отличается не только в зависимости от реализуемых функций но и от фирмы производителя. Один из вариантов структуры модема приведен на рисунке...

Русский

2014-09-12

168.5 KB

1 чел.

Связь с удалёнными устройствами

1. Структура модема

Связь с удаленными устройствами в настоящее время реализуется преимущественно при помощи модемов. Внутренняя структура модема отличается не только в зависимости от реализуемых функций, но и от фирмы производителя. Один из вариантов структуры модема приведен на рисунке 10.1. Модем состоит из адаптеров портов канального интерфейса и интерфейса с ПЭВМ, универсального, сигнального и модемного процессоров, микросхем памяти и схемы индикаторов состояния модема. Если модем внутренний, вместо интерфейса с ПЭВМ может применяться ИФ внутренней шины (например, ISA). Порт канального ИФ обеспечивает согласование электрических параметров с используемым каналом связи. Канал может быть аналоговым или цифровым, с двух- или четырех-проводным окончанием.

Универсальный процессор выполняет функции управления взаимодействием с ЭВМ и схемами индикации состояния модема. Он выполняет команды, посылаемые от ЭВМ, и управляет режимами работы остальных частей модема. Также этот процессор может реализовывать операции компрессии/декомпрессии передаваемых данных.

Интеллектуальные возможности модема определяются в основном типом универсального процессора и микропрограммой управления модемом, хранящейся в ПЗУ. Модернизировать модем можно путем замены или перепрограммирования ПЗУ.

Схема перепрограммируемого ПЗУ позволяет сохранить установки модема на время его выключения в специальных файлах (называемых профайлами или профилями модема). Оперативная память используется для временного хранения данных и результатов вычислений универсального и цифрового сигнального процессора.

Сигнальный процессор реализует основные функции протоколов модуляции, также как кодирование сверточным кодом, относительное кодирование, скремблирование и т.д. Модуляцию и демодуляцию выполняет модемный процессор.

Большинство модемов для телефонных каналов коммутируемой телефонной сети общего пользования (КТСОП) обеспечивают синхронную передачу.

Использование телефонной линии для связи удалённых устройств регламентируется либо стандартным интерфейсом RS-232C либо специальным стандартом МККТТ (Международного консультативного комитета по телефонии и телеграфии) - рекомендации V.22, V.22 bis, V.32 и другие.

2. Синхронный модем

Общий вид синхронного модема представлен на рисунке 10.2. Схема управления обычно исполняется в виде универсального процессора PU (см. рис. 10.1).

Эхо-компенсатор предназначен для ослабления влияния помехи в виде электрического эха на прием сигнала от удаленного модема. Электрическое эхо — это отраженный сигнал.

Передаваемые от ЭВМ данные поступают в передатчик модема, который выполняет операции скремблирования, относительного кодирования, синхронизации (рис. 10.3).

 Схема синхронизации передатчика получает сигнал опорной частоты от внутреннего генератора или от ЭВМ, например, через 24-й контакт разъема DB-25 интерфейса RS-232C. В последнем случае модем обязан поддерживать синхронный режим работы не только по каналу с удаленным модемом, но и по интерфейсу с ЭВМ.

Скремблер предназначен для придания свойств случайности передаваемым данным с целью облегчения выделения тактовой частоты приемником удаленного модема.

Относительное кодирование используется для сигналов фазовой модуляции и решает проблему неоднозначности фазы, воспроизводимой на приеме несущей частоты. Например, в протоколе модемной связи V.22 используется метод дифференциальной фазовой модуляции, при котором информационные символы кодируются посредством скачкообразного изменения фазы синусоидального сигнала с фиксированной частотой. С помощью четырёх изменений фазы можно закодировать четыре 2-разрядных символа. Изменение фазы на  соответствует двоичной последовательности 00, на  - последовательности 01, на  - 10, а на  - 11. Такая методика кодирования применяется в сверхскоростных модемах (1200 - 2400 бит/с).

Для высокоскоростных модемов кодирование осуществляется группированием битов по 4 бита и изменением, как фазы, так и значений амплитуды сигнала. При таком кодировании возможно достижение скорости передачи свыше 2400 бит/с.

Приемник типового синхронного модема содержит блоки, выполняющие функции обратные функциям передатчика (рис. 10.4).

Модулятор приемника совместно с задающим генератором позволяет перевести спектр принимаемого сигнала в область более высоких частот. Это делается для облегчения операции фильтрации и демодуляции. Схема синхронизации выделяет тактовую частоту из принимаемого сигнала и подает его на другие узлы приемника.

Адаптивный эквалайзер приемника, как и эквалайзер передатчика, формирует компенсирующий сигнал для компенсации нелинейных помех от соседних линий. Адаптивность эквалайзера заключается в его способности подстраиваться под изменяющиеся параметры канала в течение сеанса связи. Для этого сигнал ошибки фазы с демодулятора поступает на схему управления, которая вырабатывает управляющий сигнал для эквалайзера.

2.1. Скремблирование

Одним из важных преобразований сигнала в передатчике является скремблирование. Скремблирование — это обратное преобразование структуры цифрового сигнала без изменения скорости передачи с целью получения свойств случайной последовательности. Это преобразование осуществляется посредством деления сигнала на полином вида . Для такого представления полинома возведение в степень -14 означает 14 инвертирований сигнала со сдвигом на 14 тактов. Дескремблирование заключается в умножении на тот же самый полином.

Основной частью скремблера является генератор псевдослучайной последовательности (ПСП) в виде линейного V-каскадного регистра с обратными связями, формирующий последовательность максимальной длины 2V-1. Скремблеры и дескремблеры бывают самосинхронизирующиеся и с начальной установкой, то есть аддитивные.

Самосинхронизирующийся скремблер управляет скремблированной последовательностью, которая поступает в канал. Поэтому не требуется специальной установки состояний скремблера и дескремблера, так как они идентичны в результате записи в их регистры сдвига идентичных полиномов. Например, для схемы изображенной на рис. 10.5,а, входная последовательность аn в соответствии с выражением bn=an + bn-6 + bn-7 преобразуется в двоичную последовательность bn, посылаемую в канал. В приемнике идет обратное преобразование an*= bn + bn-6 + bn-7.

Недостатком таких скремблеров является свойство размножения ошибок, которые отсутствуют в скремблерах с начальной установкой (рис. 10.5,б). Здесь сдвиговые регистры скремблера и дескремблера устанавливаются идентично. Скремблирование входного сигнала и псевдослучайной последовательности производится аналогичным образом, но результирующий сигнал не поступает на вход регистра.

3. Установление связи между двумя модемами

Установление связи между двумя модемами осуществляется посредством процедуры “рукопожатия” (рис. 10.6).

При взаимодействии двух конечных автоматов состояние “0” соответствует начальному состоянию автоматов, состояния “1” - “5” для удалённого модема и “1” - “4” для модема исходящей связи соответствуют состояниям установления соединения, последние состояния обоих автоматов означают состояния передачи данных. Состояния “6” и “7” соответствуют состояниям ошибки. В состояние “7” автомат переходит при отсутствии защитного сигнала. На рис. 10.6 используются следующие условные обозначения:

а - нескремблированная единица информация в верхнем канале;

в - скремблированная единица информация в нижнем канале;

с - скремблированная единица информация в верхнем канале;

+1800 - наличие защитного сигнала;

107 - линия готовности устройства к передаче;

109 - детектор принимаемых данных;

106 - линия готовности к передаче.

Для конкретных моделей модемов установление связи между модемами путём вызова удалённого модема может производиться либо вручную, либо автоматически (для модемов с автоматическим вызовом).

На диаграмме рис. 10.7 показана процедура вызова для обмена данными в полудуплексном режиме по протоколу RS-232C/V.24 с детализацией линии интерфейса.

Предполагается, что в модеме исходящей связи набор номера осуществляется вручную, а в удаленном модеме имеется автоответчик. После установления соединения пользователь должен нажать соответствующую клавишу данных (в современных модемах это происходит автоматически). Это инициирует подключение терминала к линии связи. Когда удаленный модем посылает вызывающему модему несущий сигнал (сигнал основной частоты), он сообщает о том, что модем принял вызов.

Передача файлов между удалёнными устройствами должна осуществляться упорядоченно. Все соглашения относительно потока передаваемых данных устанавливаются протоколами связи.

Рис. 10.8. Формат блока данных по протоколу XMODEM

Например, по протоколу XMODEM всё передаваемое сообщение разделяется на блоки фиксированной длины (рис. 10.8). Каждый блок снабжается своим номером и контрольной суммой для проверки правильности передачи данных.

Вопросы к лекции

1. По протоколу процедуры “рукопожатия” для двух конечных автоматов составить блок-схему алгоритма работы удалённого модема и модема исходящей связи, а так же временную диаграмму их взаимодействия.

2. Для заданного полинома нарисовать и объяснить схему скремблера-дескремблера с самосинхронизацией и с начальной установкой.

3. По структуре скремблера запишите его полином и определите тип скремблера.

4. Какие функции выполняют в модеме эхо-компенсатор, скремблер, схема синхронизации, относительный кодер, эквалайзер?

 

________________________________________________________________________________________________

Курс «Периферийные устройства»

(лекции)

-2-

*

Рис. 10.7. Процедура вызова удаленного модема по протоколу RS-232С/V.24:
ВКЛ — включение линии; ВЫКЛ — выключение линии;       – лампочка включена;        – лампочка выключена

Освобождение

канала

Передача данных

Установление соединения (вызов)

КТСОП

модем

модем

RS-232C

RS-232C

ПЭВМ

ПЭВМ

Повесить трубку

Задержка

DTR вкл

DSR выкл

DTR выкл

DCD выкл

DCD выкл

СTS выкл

СTS выкл

RTS выкл

Несущая выкл

RTS выкл

RxD

Сигнал данных

TxD

*

СTS вкл

RTS вкл

RTS выкл

Сигнал данных

RxD

TxD

СTS вкл

СTS вкл

DSR вкл

*

DTR вкл

DCD вкл

Несущая вкл

RTS вкл

RI вкл

DTR вкл

Набор цифр

Короткая задержка

Несущая выкл

Короткая задержка

DCD выкл

Пользователь набирает

номер

Нажатие на клавишу данных

Рис. 10.4. Схема приемника синхронного модема

к ПЭВМ

данные

синхронизация

аналоговый канал

Схема синхронизации

Задающий генератор

Схема управления эквалайзером

Дескрем-блер

Относитель-ный декодер

Демоду-лятор

НЧ-мо-дулятор

Адаптивный эквалайзер

Рис. 10.3. Схема передатчика синхронного модема

Рис. 10.1. Структурная схема модема

каналы связи

к ПЭВМ

.

.

.

.

.

.

Индикаторы состояния модема

Порт канального интерфейса

Порт интерфейса (ПЭВМ-модем)

Модемный процессор

Цифровой сигнальный процессор

(DSP)

Универсальный процессор

(PU)

ОЗУ

(RAM)

к ПЭВМ

аналоговый канал

Эхо компенсатор

Источник питания

Приемник

Передатчик

Схема управления

Модулятор

Относитель-ный кодер

Скремблер

Схема синхронизации

Рис. 10.2. Схема синхронного модема

к ПЭВМ

данные

синхро-низация

аналоговый канал

Эквалайзер

ППЗУ

(ERPROM)

ПЗУ

(ROM)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

22131. Осадка. Распределение накопленной деформации (εi) по объему осаженной заготовки 182 KB
  Расчет силы деформирования при осадке и построение графика технологических нагрузок. Мощность и работа пластической деформации при продольной осадке цилиндра. Работа деформирования при продольной осадке.Схема осадки:1 – нижняя плита; 2 – верхняя подвижная плита; 3 – цилиндрическая заготовка при продольной осадке; 4 – цилиндрическая заготовка при поперечной осадке.
22132. Метод баланса работ 36 KB
  В основу метода положено следующее положение: при пластической деформации работа внешних сил на соответствующих им перемещениях равна работе внутренних сил работе пластической деформации. Работа пластической деформации 2 Если упрочнение отсутствует то Чаще принимают равным выбранному по АВ – работа внешних сил: активной силы силы деформирования; сил трения. Работа сил трения берется со знаком минус. 3 где X Y Z – проекции силы действующей по участку поверхности dF на оси координат а UX UY UZ –...
22133. Феноменологическая теория разрушения металлов при холодной пластической деформации 98 KB
  Феноменологическая теория базируется на сложившихся в настоящее время физических представлениях о закономерностях разрушения металла при пластической деформации. Различными экспериментальными методами было показано что величина пластического разрыхления возрастает пропорционально степени деформации сдвига. Авторами данной теории была выдвинута следующая гипотеза: 1 где степень разрыхления частицы накопленная частицей деформация сдвига ab коэффициенты...
22134. Выдавливание. Расчет силы деформирования и построение графика технологических нагрузок 617.5 KB
  Основы теории штамповки выдавливанием на прессах М. Прямое выдавливание – технологическая операция в процессе которой происходит истечение металла 2 заключенного в замкнутой полости контейнер 3 в направлении движения рабочего инструмента 1 через отверстие поперечное сечение которого определяет поперечное сечение выдавливаемой части деформируемой заготовки. Обратное выдавливание – технологическая операция в процессе которой происходит истечение металла из замкнутой полости в направлении обратном встречном движению рабочего...
22135. Вытяжка без утонения 314 KB
  Схема операции – вытяжка из осесимметричной полой заготовки. При этом величина зазора между матрицей и пуансоном составляет не менее толщины исходной листовой заготовки Рис. Пример заготовки и детали.
22136. Вытяжка с утонением стенки 165 KB
  Механическая схема деформации и распределение деформации по очагу пластической деформации. Степень деформации при вытяжке оценивают коэффициентом вытяжки: или см. Частицы расположенные у нижней границы очага пластической деформации получают максимальную деформацию: . Частицы расположенные у верхней границы очага пластической деформации получают минимальную деформацию.
22137. Волочение 197 KB
  а б Рис. Рис. Допущения: напряжённое состояние плоское; продольные скорости металла одинаковы в пределах поперечного сечения ОПД очаг пластической деформации; и считаем главными напряжениями Сечениями z и zdz выделим элемент ОПД Рис. Рис.
22138. Метод верхней оценки 162.5 KB
  Сущность метода верхней оценки заключается в разбиении заготовки на жесткие блоки наделённые возможностью относительного скольжения и составлении баланса мощностей внешних и внутренних сил. При этом мощность пластической деформации рассчитывается как сумма мощностей сил трения по всем поверхностям скольжения жестких блоков относительно друг друга и инструмента. Скорости скольжения рассчитываются путём построения годографа скоростей. Строят годограф скоростей и определяют все скорости относительного скольжения всех блоков.
22139. Вырубка и пробивка 183 KB
  В верхнем небольшом по толщине слое металла примыкающем к пуансону. В нижнем небольшом по толщине слое металла прилегающем к матрице. 4 В срединном слое металла наибольшом по толщине двухосная схема напряжений и схема деформации сдвига. Местное поверхностное смятие развивается по толщине пока вся толщина металла не будет охвачена пластической деформацией; на третьей стадии происходит пластическая деформация в узкой по толщине кольцевой зоне пластический сдвиг.