淺談嵌入式Modem的通信技術(shù)

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　　現(xiàn)今，市面上生產(chǎn)的各種嵌入式Modem可通過(guò)公眾電話交換網(wǎng)絡(luò)(PSTN)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸功能，包括標(biāo)準(zhǔn)的串行和并行的接口，具有同步和異步的通信數(shù)據(jù)傳輸格式，支持多種Modem標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議——V.90、V.34、V.32bis、V.22bis等，支持V.42、MNP等糾錯(cuò)協(xié)議和V.42bis、MNP5等數(shù)據(jù)壓縮協(xié)議。

　　一、通信技術(shù)

　　通信是指計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。因此，這里的“信”是一種信息，是由數(shù)字“1”和“0”構(gòu)成的具有一定規(guī)則并反映確定信息的一個(gè)數(shù)據(jù)或一批數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信涉及兩臺(tái)設(shè)備之間進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的問(wèn)題。常用的數(shù)據(jù)通信方式有并行通信和串行通信兩種。當(dāng)距離較近而且要求傳輸速率較高時(shí)，通常采用并行通信的方式。當(dāng)設(shè)備距離較遠(yuǎn)時(shí)，數(shù)據(jù)往往以串行方式傳輸。

　　(一)并行通信和串行通信

　　并行通信比較簡(jiǎn)單，可分為不同位數(shù)(寬度)的并行通信，如8位并行通信、16位并行通信等等。在并行數(shù)據(jù)傳輸中，8位并行通信有8個(gè)數(shù)據(jù)位同時(shí)從一個(gè)設(shè)備傳送到另一個(gè)設(shè)備，發(fā)送設(shè)備將8個(gè)數(shù)據(jù)位通過(guò)8條數(shù)據(jù)線傳送給接收設(shè)備。接收設(shè)備在收到這些數(shù)據(jù)后，不需經(jīng)過(guò)任何改變就可以直接使用。并行通信的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)的每位被同時(shí)傳輸出去或接收進(jìn)來(lái)。

　　串行通信其數(shù)據(jù)傳輸是逐位傳輸?shù)?，因而相同條件下，比并行通信傳輸速度要慢，但在實(shí)際應(yīng)用中往往選擇串行數(shù)據(jù)傳輸。因?yàn)榇型ㄐ虐l(fā)送或接收數(shù)據(jù)最多只需兩根導(dǎo)線，其一用于發(fā)送，另一用于接收。根據(jù)串行通信的不同工作方式，還可將發(fā)送接收線合二為一，成為發(fā)送/接收復(fù)用線(如半雙工)。實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a target="_blank">硬件具有經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。

　　(二)串行數(shù)據(jù)傳輸方式

　　在串行數(shù)據(jù)傳輸中，每次由源地傳到目的地的數(shù)據(jù)只有一位，與同時(shí)傳輸好幾位數(shù)據(jù)的并行數(shù)據(jù)傳輸相比，串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鬏斔俣纫炔⑿袀鬏斅?。在串行?shù)據(jù)傳輸中，各位逐次從源地送到目的地，這就要求在數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目的地之間進(jìn)行同步，將各位、字符和報(bào)文區(qū)分開來(lái)。數(shù)據(jù)鏈路將控制實(shí)現(xiàn)兩站點(diǎn)間的同步，它要求位、字符或報(bào)文從一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送到另一個(gè)站點(diǎn)時(shí)要加上必要的附加信息，這些信息使得接收站和發(fā)送站中的硬件時(shí)鐘得以同步，從而保證由源地發(fā)送的信號(hào)被目的地正確地識(shí)別出來(lái)。串行數(shù)據(jù)通信有兩種數(shù)據(jù)傳輸方式，即異步串行數(shù)據(jù)傳輸和同步串行數(shù)據(jù)傳輸。

　　異步通信：異步通信所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式(也稱為串行幀)由1個(gè)起始位，5、6、7或8個(gè)數(shù)據(jù)位，1、1.5、2個(gè)停止位和1個(gè)校驗(yàn)位組成。

　　起始位約定為0，空閑位約定為1。

　　異步通信的實(shí)質(zhì)是指甲乙通信雙方采用獨(dú)立的時(shí)鐘，每個(gè)數(shù)據(jù)均以起始位開始，停止位結(jié)束，起始位觸發(fā)A、B雙方同步時(shí)鐘。每個(gè)異步串行幀中的1位彼此嚴(yán)格同步，位周期相同。

　　異步通信依靠起始位、停止位保持通信同步，對(duì)硬件要求較低，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單、靈活。

　　同步通信：同步通信所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式(也稱為同步串幀)是由多個(gè)數(shù)據(jù)構(gòu)成的，每幀有兩個(gè)(或一個(gè))同步字符作為起始位以觸發(fā)同步時(shí)鐘開始發(fā)送或接收數(shù)據(jù)?？臻e位需發(fā)送同步字符。

　　同步通信依靠同步字符保持通信同步。數(shù)據(jù)組內(nèi)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間不需要插入同步字符，沒(méi)有間隙，因而傳輸速度較快，但要求有準(zhǔn)確的時(shí)鐘來(lái)實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的嚴(yán)格同步，對(duì)硬件要求較高，適用于傳送成批數(shù)據(jù)。

　　二、嵌入式Modem的工作原理

　　調(diào)制解調(diào)器(Modem)由發(fā)送、接收、控制、接口、操縱面板及電源等部分組成。數(shù)據(jù)終端設(shè)備以二進(jìn)制串行信號(hào)形式提供發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換為內(nèi)部邏輯電平送入發(fā)送部分，經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制成線路要求的信號(hào)向線路發(fā)送。接收部分接收來(lái)自線路的信號(hào)，經(jīng)濾波、反調(diào)制、電平轉(zhuǎn)換后還原成數(shù)字信號(hào)送入數(shù)字終端設(shè)備。

　　電話線可以使通信的雙方在相距幾千公里的地方相互通話，是由于每隔一定距離都設(shè)有中繼放大設(shè)備，保證話音清晰。在這些設(shè)備上若再配置Modem，則能通電話的地方就可傳輸數(shù)據(jù)。一般電話線路的話音帶寬在300～3400Hz范圍，用它傳送數(shù)字信號(hào)，其信號(hào)頻率也必須在該范圍。常用的調(diào)制方法有：頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK、DPSK)、幅度調(diào)制(PAM、QAM)、脈沖編碼調(diào)制(PCM)等。

　　Modem通常有三種工作方式：掛機(jī)方式、通話方式、聯(lián)機(jī)方式。電話線未接通是掛機(jī)方式;雙方通過(guò)電話進(jìn)行通話是通話方式;Modem已聯(lián)通，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸是聯(lián)機(jī)方式。

　　調(diào)制解調(diào)器通電后，通常先進(jìn)入掛機(jī)方式，通過(guò)電話撥號(hào)撥通線路后進(jìn)入通話方式，最后通過(guò)Modem的“握手”過(guò)程進(jìn)入聯(lián)機(jī)方式。

　　調(diào)制解調(diào)器與計(jì)算機(jī)連接是數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備DCE(DataCircuitterminatingEquipment)與數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE(Data Terminal Equipment)之間的接口問(wèn)題。DCE與DTE之間的接口是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使用上的一個(gè)重要問(wèn)題。

　　(一)DTE和DCE

　　DTE(DataTerminalEquipment，數(shù)據(jù)終端設(shè)備)，是具有一定數(shù)據(jù)處理能力及發(fā)送和接收數(shù)據(jù)能力的設(shè)備。DTE可以是一臺(tái)計(jì)算機(jī)或終端，也可以是各種I/O設(shè)備。大多數(shù)數(shù)據(jù)處理終端設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸能力有限，如果將相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)DTE設(shè)備直接連接起來(lái)，往往不能進(jìn)行通信，必須在DTE和傳輸線路之間加上一個(gè)稱為數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE，DataCircuit-terminal Equipment)的中間設(shè)備。DCE的作用就是在DTE和傳輸線路之間提供信號(hào)變換和編碼的功能，并且負(fù)責(zé)建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。典型的DCE是與模擬電話線路相聯(lián)接的調(diào)制解調(diào)器。數(shù)字設(shè)備通過(guò)調(diào)制解調(diào)器接入電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信是利用模擬信號(hào)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。