摘要： 現(xiàn)今，市面上生產的各種嵌入式Modem可通過公眾電話交換網絡（PSTN）實現(xiàn)數(shù)據的傳輸功能，包括標準的串行和并行的接口，具有同步和異步的通信數(shù)據傳輸格式，支持多種Modem標準協(xié)議——V.92、V.90、V.34、V.32bis、V.22bis等，支持V.42、MNP等糾錯協(xié)議和V.42bis、MNP5等數(shù)據壓縮協(xié)議。

　　一、通信技術

　　??? 通信是指計算機與計算機或外圍設備之間的數(shù)據傳送。因此，這里的“信”是一種信息，是由數(shù)字“1”和“0”構成的具有一定規(guī)則并反映確定信息的一個數(shù)據或一批數(shù)據。數(shù)據通信涉及兩臺設備之間進行傳輸數(shù)據的問題。常用的數(shù)據通信方式有并行通信和串行通信兩種。當距離較近而且要求傳輸速率較高時，通常采用并行通信的方式。當設備距離較遠時，數(shù)據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)據傳輸中，8位并行通信有8個數(shù)據位同時從一個設備傳送到另一個設備，發(fā)送設備將8個數(shù)據位通過8條數(shù)據線傳送給接收設備。接收設備在收到這些數(shù)據后，不需經過任何改變就可以直接使用。并行通信的特點是數(shù)據的每位被同時傳輸出去或接收進來。

　　??? 串行通信其數(shù)據傳輸是逐位傳輸?shù)?#xff0c;因而相同條件下，比并行通信傳輸速度要慢，但在實際應用中往往選擇串行數(shù)據傳輸。因為串行通信發(fā)送或接收數(shù)據最多只需兩根導線，其一用于發(fā)送，另一用于接收。根據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/接收復用線（如半雙工）。實現(xiàn)串行數(shù)據傳輸?shù)挠布哂薪洕院蛯嵱眯浴?/p>

　　（二）串行數(shù)據傳輸方式

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

　　??? 異步通信：異步通信所傳輸?shù)臄?shù)據格式（也稱為串行幀）由1個起始位，5、6、7或8個數(shù)據位，1、1.5、2個停止位和1個校驗位組成。

　　??? 起始位約定為0，空閑位約定為1。

　　??? 異步通信的實質是指甲乙通信雙方采用獨立的時鐘，每個數(shù)據均以起始位開始，停止位結束，起始位觸發(fā)A、B雙方同步時鐘。每個異步串行幀中的1位彼此嚴格同步，位周期相同。

　　??? 異步通信依靠起始位、停止位保持通信同步，對硬件要求較低，實現(xiàn)起來比較簡單、靈活。

　　??? 同步通信：同步通信所傳輸?shù)臄?shù)據格式（也稱為同步串幀）是由多個數(shù)據構成的，每幀有兩個（或一個）同步字符作為起始位以觸發(fā)同步時鐘開始發(fā)送或接收數(shù)據?？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)據組內數(shù)據與數(shù)據之間不需要插入同步字符，沒有間隙，因而傳輸速度較快，但要求有準確的時鐘來實現(xiàn)收發(fā)雙方的嚴格同步，對硬件要求較高，適用于傳送成批數(shù)據。

　　二、嵌入式Modem的工作原理

　　??? 調制解調器（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)據終端設備以二進制串行信號形式提供發(fā)送的數(shù)據，經接口轉換為內部邏輯電平送入發(fā)送部分，經調制電路調制成線路要求的信號向線路發(fā)送。接收部分接收來自線路的信號，經濾波、反調制、電平轉換后還原成數(shù)字信號送入數(shù)字終端設備。

　　??? 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有中繼放大設備，保證話音清晰。在這些設備上若再配置Modem，則能通電話的地方就可傳輸數(shù)據。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，其信號頻率也必須在該范圍。常用的調制方法有：頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK、DPSK）、幅度調制（PAM、QAM）、脈沖編碼調制（PCM）等。

　　??? 調制解調器（Modem）通常有三種工作方式：掛機方式、通話方式、聯(lián)機方式。電話線未接通是掛機方式；雙方通過電話進行通話是通話方式；Modem已聯(lián)通，進行數(shù)據傳輸是聯(lián)機方式。

　　??? 調制解調器（Modem）通電后，通常先進入掛機方式，通過電話撥號撥通線路后進入通話方式，最后通過Modem的“握手”過程進入聯(lián)機方式。

　　??? 調制解調器（Modem）與計算機連接是數(shù)據電路終端設備DCE（Data Circuit terminating Equipment）與數(shù)據終端設備DTE（Data Terminal Equipment）之間的接口問題。DCE與DTE之間的接口是計算機網絡使用上的一個重要問題。

　　（一）DTE和DCE

　　??? DTE（Data Terminal Equipment，數(shù)據終端設備），是具有一定數(shù)據處理能力及發(fā)送和接收數(shù)據能力的設備。DTE可以是一臺計算機或終端，也可以是各種I/O設備。大多數(shù)數(shù)據處理終端設備的數(shù)據傳輸能力有限，如果將相距很遠的兩個DTE設備直接連接起來，往往不能進行通信，必須在DTE和傳輸線路之間加上一個稱為數(shù)據電路終端設備（DCE，Data Circuit-terminal Equipment）的中間設備。DCE的作用就是在DTE和傳輸線路之間提供信號變換和編碼的功能，并且負責建立、保持和釋放數(shù)據鏈路的連接。典型的DCE是與模擬電話線路相聯(lián)接的調制解調器。數(shù)字設備通過調制解調器接入電話網絡進行通信是利用模擬信號傳輸數(shù)字數(shù)據。

　　（二）RS-232C串行口

　　??? 嵌入式Modem通常都是通過RS-232C串行口信號線與計算機連接。RS-232允許一個發(fā)送設備連接到一個接收設備以傳送資料；其原始規(guī)范的最大傳輸速度為20Kbps，但事實上，現(xiàn)在的應用早已遠超過這個速度范圍。RS-232可說是相當簡單的一種通信標準，若不使用硬件流控制，則最多只需利用三根信號線，便可做到全雙工的傳輸作業(yè)。

　　RS-232C串行口信號分為三類：傳送信號、聯(lián)絡信號和地線。

　　1.傳送信號：指TXD（發(fā)送數(shù)據信號線）和RXD（接收數(shù)據信號線）。

　　2.聯(lián)絡信號：指RTS、CTS、DTR、DSR、DCD和RI六個信號，各自功能為：

　　RTS（請求傳送），是PC機向Modem發(fā)出的聯(lián)絡信號。

　　CTS（清除發(fā)送），是Modem向PC機發(fā)出的聯(lián)絡信號。

　　DTR（數(shù)據終端就緒），是PC機向Modem發(fā)出的聯(lián)絡信號。

　　DSR（數(shù)據準備就緒），是Modem向PC機發(fā)出的聯(lián)絡信號。它指出本地Modem的工作狀態(tài)。

　　DCD（傳送檢測），是Modem向PC機發(fā)出的狀態(tài)信號。

　　RI（振鈴指示），是Modem向PC機發(fā)出的狀態(tài)信號。

　　3.地線信號（GND），為相連的主機和Modem提供同一電勢參考點。

　　三、調制和協(xié)議標準

　　??? 在通信領域中，協(xié)議（Protocol）指的是通信雙方應遵守的一套共同的技術規(guī)則或規(guī)范。如果這套規(guī)則或規(guī)范被較多的用戶接受，便可以稱為標準（Standard）。

　　??? 調制解調器（Modem）最基本的功能是調制和解調，近年來已發(fā)展出一系列技術標準；此外，現(xiàn)今的Modem產品為提高傳輸速度，大都還將壓縮和糾錯技術引入其中。

　　（一）標準Modem協(xié)議

　　??? 調制解調器（Modem）的基本功能是在計算機提供的二進制數(shù)字信號與電話網支持的模擬信號之間進行轉換，使計算機可以利用電話網進行遠距離的數(shù)據通信。調制解調技術的核心就是如何在帶寬有限（≤4KHz）的電話信道中提高數(shù)字信息的傳輸速度，這個速度常以比特率,即每秒鐘傳輸?shù)亩M制位數(shù)（bits per second,簡寫為bps）來衡量。

　　??? 最早的調制解調器（Modem）1958年由AT&T公司推出的Bell103，它采用簡單的調頻技術FSK（Frequency Shift Keying），僅提供300bps的傳輸速度。CCITT根據Bell103頒布了一個類似的技術標準V.21。

　　??? 20世紀70年代AT&T的Bell212采用調幅與調相結合的4—DPSK技術,實現(xiàn)了1200bps的傳輸速度。CCITT的一個類似標準稱為V.22。Bell103（V.21）和Bell212（V.22）現(xiàn)在已很少使用，但為了與早期的Modem兼容，不少Modem仍將這兩項技術集成在產品中，作為選項。

　　??? 20世紀80年代中期CCITT V.22 bis標準被大多數(shù)Modem廠家采用，它的16-QAM（12個相位角和4個調幅相的正交調制）調制技術實現(xiàn)了2400bps的傳輸速度。接下來，CCITT又頒布了采用32-TCM（格柵編碼調制）技術，可實現(xiàn)9600bps速度的V.32標準。CCITT于1991年頒布了V.32bis標準。V.32bis采用128—TCM調制技術,可以實現(xiàn)最高14400bps的傳輸速度，并能根據線路質量的變化，退至12000 bps、9600bps、7200bps和4800bps等4個速度檔進行工作。1993年，CCITT推出V.34標準，可實現(xiàn)28800bps的最高速度，該標準還可按28.8K/26.4K/21.6K/19.2K/16.8K/14.4K/12K /9600/7200/4800bps等多個速度檔降速工作。

　　??? V.90是ITU-T制定的一個56Kbps數(shù)據傳輸標準。V.90使得調制解調器能夠在PSTN上以高達56Kbps的速率接收數(shù)據。V.90連接技術使用一條雙向通道：上行通道和下行通道。V.90客戶端Modem的下行（接收）通道可以達到更高的傳輸速度56K。V.90標準可支持33.6Kbps的上行速率。

　　（二）壓縮和糾錯技術的協(xié)議標準

　　??? 為了進一步提高Modem對數(shù)據的傳輸速度，除了上述對調制解調技術的不斷改進之外，數(shù)據壓縮技術也在近年來被引入Modem。糾錯技術則是隨著壓縮技術的采用而被引入的。

　　美國Microcom公司糾錯和壓縮協(xié)議常簡寫為MNP（Microcom Network Protocol），它由一系列獨立的糾錯和壓縮協(xié)議組成。其中，MNP1～MNP4和MNP10是糾錯協(xié)議，MNP5和MNP7是壓縮協(xié)議。MNP已成為壓縮糾錯技術的工業(yè)標準。

　　??? 1988年，CCITT頒布了V.42糾錯標準。V.42將MNP4作為它的一個選項。如果兩臺Modem中的一臺支持V.42，另一臺支持MNP4，則二者可以自動協(xié)商執(zhí)行MNP4的糾錯處理。

　　??? 在數(shù)據壓縮協(xié)議方面，MNP5和V.42bis最為流行。CCITT于1989年頒布的V.42bis是一種更為有效的壓縮協(xié)議。

　　??? 由于V.42bis具有自動測試功能，可以通過在線測試自動地在壓縮模式與透明模式（不作壓縮處理）之間進行切換，因此V.42bis的適應性比MNP5要好。

　　??? 壓縮技術與糾錯技術是緊密相關的，如果選擇了V.42bis壓縮協(xié)議，則Modem將自動啟用V.42糾錯協(xié)議；而如果用MNP5壓縮，則自然采用MNP糾錯。

　　四、結語

　　??? 嵌入式Modem能夠具有傳統(tǒng)的Modem的所有功能，利用電話線（PSTN）解決數(shù)據傳輸問題，而且其體積小、可靠性高、靈活方便，非常適合用于通信量不太大的終端設備之間的通信。在配電自動化、遠程抄表、稅控POS機、銀稅POS機、指紋考勤系統(tǒng)等方面都有廣闊的應用前景，有很大的市場空間。

總結

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