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1、1第四章 远动信息的时序及同步第一节 远动信息的时序第二节 帧同步第三节 位同步第四节 同步的性能2第一节 远动信息的时序信息在信道上的传输通常采用多路复用技术 多路复用是指把若干个彼此无关的信号合并为一个复 合信号，并在一条共用信道上进行传输。 多路复用技术有频分多路制和时分多路制等。3第一节 远动信息的时序多路复用技术有频分多路制和时分多路制等。 频分多路制，各路信号的传输频率不同。 时分多路制，被传输的信号按先后顺序在各自占用的 时间间隔中传送。4第一节 远动信息的时序（1）频频分多路复用多路复用器连接许多低速线路，在一条速度较高的线路上 传输。 在频率上把要传输的几路信息合在一起，形成
2、一个合成的 信号后进行传输。信道的可用频率带宽被分成几个互不交 叠的频段，每路信号占据一个频段。频分复用的主要问题 是各路信号之间容易产生相互干扰（称为串扰）。引取串 扰的主要原因是信号频谱间的相互交叉和信号被调制后由 于调制系统的非线性而带来的已调信号的频谱展宽。这种 已调信号的频谱展宽之后也易发生相互交叉而令信号失真 和无法解调接收。5第一节 远动信息的时序（1）频频分多路复用因此，使用频分复用技术一是要求复用频谱之间有足够大 的保护间隔，二是要求调制系统具有很高的线性滤波功能 ，这就带来设备造价问题。一般应用于模拟信号如语音信 号，计算机网络系统一般不使用频分复用。应用： 广播电视、电缆
3、电视 、数字数据传输（需要将数 字信号转换为模拟信号 ）6第一节 远动信息的时序（2）时分多路复用适用于数字技术采用分时技术，每路分配一个时隙。如果某路终端装置 无字符发送，则多路复用器发送一个空字符，以保持序列 顺序。较早的Internet网大多使用T1/E1（ 1.544Mbps/2.048Mbps)或T3/E3(45Mbps/34Mbps)速率的传 输信道,广大计算机用户通过相应的连接设备共享这些信道7第一节 远动信息的时序远动信息在远动信道上的传输采用时分多路制。CDT 规约中，8位码元构成一个字节，6个字节构成一个码 字，多个码字构成一帧。polling规约中，多个字节构 成一个报文
4、。 远动信息的发送时间顺序和接收时间顺序，可以用位 、字节、码字来表征。8第一节 远动信息的时序一、远动信息的位 微机远动装置中，远动信息通过串行接口电路发送和 接收。串行接口电路向信道发送或从信道接收的一位 数据就是远动信息的一个码元，也称为一位。 远动装置通过串行接口电路每秒钟向信道发送或从信 道接收的码元数，称为码元传输速率或波特率。远动 信息的发送波特率和接收波特率，由串行接口电路的 发送时钟和接收时钟进行控制。 当串行接口电路工作在同步通信方式时，串行接口电 路的发送时钟频率等于远动信息的发送波特率，接收 时钟频率等于远动信息的接收波特率。 9第一节 远动信息的时序当利用远动装置中C
5、PU的时钟脉冲信号产生申行接口 电路的发送时钟时，必须借助分频电路，把CPU的时 钟脉冲频率降低到远动信息的码元传输速率。 分频电路的分频系数10第一节 远动信息的时序11初始化8253时，将计数器1的工作方式设置为方 波速率发生器方式，写入的计数值等于。第一节 远动信息的时序MC14411的主振脉冲频率为1.8432MHz，主振脉冲经 内部分频电路分频后可以输出多个不同频率的信号。12第一节 远动信息的时序微机远动装置中远动信息的码元传输速率由串行接口 电路的发送时钟和接收时钟进行控制。 同步通信时，串行接口电路发送/接收时钟频率等于远 动信息的码元传输速率，即波特率。这时，发送/接收 时钟
6、信号的周期等于一位码元的时间宽度。 异步通信时，发送/接收时钟频率和远动信息的波特率 之间有一个系数关系。13第一节 远动信息的时序二、字节和码字 串行接口电路完成并行/串行转换和串行/并行转换。 远动装置发送远动信息时，CPU每次通过数据总线并 行地向串行接口电路输出一个字节，串行接口电路接 收到一个字节后，再一位一位地向信道串行抽出。当 远动装置接收远动信息时，串行接口电路从信道一位 一位地串行接收，当收满一个字节后CPU通过数据总 线并行地从串行接口电路读入一个字节。14第一节 远动信息的时序CDT规约中每个码字固定取48位，划分为6个字节进行 发送和接收。因此发送端设有发送字节计数器，
7、在发 送远动信息的过程中，发送字节计数器从1计数到6表 示发完一个码字。同理接收端有接收字节计数器，从1 计数到6表示收完一个码字。一帧信息通常由多个码字 组成，所以在接收和发送远动信息的过程中，收发两 端还必须对码字个数进行计数。每当字节计数器计数 到6时，码字计数器加1，码字计数器的最大计数值等 于一帧中码字的个数。当码字计数器从1计数到最大计 数值时，表示发送或接收完一帧远动信息。15第一节 远动信息的时序对polling规约，发送和接收的远动信息以报文格式出 现，各种报文的字节数不等，但每个报文的头部总有1 -2个字节用来说明这个报文的字节数。因此在发送和 接收polling规约的报文
8、时，收发两端仍然要对报文进 行字节计数，不过字节计数值不是固定地从1计数到6 ，而是以报文头中给出的报文字节数为准。16第一节 远动信息的时序三、同步的必要性 远动装置发送远动信息时，要求收端的码字计数器、 字节计数器的计数值，必须和发端的码字计数器、字 节计数器的计数值保持一致，只有这样收端对信息的 识别才是正确的。17第一节 远动信息的时序发送端每位码元的发送由发端串行接口电路的发送时 钟控制，接收端在接收每位码元时由收端串行接口电 路的接收时钟控制，发送时钟频率和接收时钟频率必 须设置相等。即使如此，它们之间仍然存在一定频差 ，将产生相位差。如果相位差不断积累，到一定时间 收发两端将出现
9、错位。 远动装置的同步，就是要保证收发两端码字计数器和 字节计数器的计数值一致，并且使接收时钟的相位与 发送时钟的相位差不超过允许值。只有这样，才能保 证接收端对接收信息识别的正确性。18第二节 帧同步一、帧同步 如果发送端在每帧发送信息字之前，先发送同步码字 ，即每帧以同步码字开头，标明一核的开始。接收端 从接收信息中检测到正确的同步码字后，将接收端的 码字计数器和字节计数器置成与发送端相同的计数状 态，这种同步方式叫帧同步。19第二节 帧同步比如发送端每帧发送完同步码字后，置发端码字计数 器的计数值为1，字节计数器的值为0。当接收端从接 收的信息序列中检测出同步码字后，也将接收端的码 字计
10、数器置为1，字节计数器置为0，便实现了两端码 字计数器和字节计数器计数值的一致。 这时接收端就完全可以按照规约规定的帧结构和码字 结构，用本端码字计数器和字节计数器的计数值，对 接收信息进行识别，保证远动信息的正确接收。因此 ，帧同步是实现在接收端正确识别帧的起始的方法， 对每一帧的同步码字的检出是接收端完成信息接收的 前提条件。20第二节 帧同步帧同步中的同步码字也称帧同步码或同步字，同步字 取一组特定的不变的字符。部颁CDT规约中规定的同 步字是按它在通道中的传送顺序为三组EB90H来取值 。因为EB90H具有较好的自相关特性，且三组EB90H 构成的同步字正好48位，与信息字的位数相等，
11、处理 较为方便。21第二节 帧同步二、同步字的检测 串行接口电路向信道传送信息时，一个字节一个字节 地进行。对每一个字节首先传送字节中的低位，最后 传送字节中的高位。为了保证同步字在通道中的传送 顺序为三组EB90H,写入串行口的同步字应该是三组 D709H。22第二节 帧同步接收端对同步字的检测分为两种情况。 一种情况是接收端正确接收完一核信息后，在下一恢 的同步字应该出现的时间间隔内寻找同步字，这种工 作状态叫惯性同步状态。 另一种情况是收发两端处于失步状态，比如接收端刚 开机工作，这时，接收端必须从接收信息中首先寻找 出同步字，才能进入对后续码字的接收，这种工作状 态叫搜索同步状态。23
12、第二节 帧同步24第二节 帧同步部颁CDT规约要求远动信息的传送采用同步通信方式 。当发送端用同步通信方式发送信息时，串行数据流 中不存在字节的起点标志。在收发两端失步，使收端 进入搜索同步状态时，接收端对同步字中的第一个 D7H和09H的检侧，必须由串行接口电路从按位搜索 开始。 其方法是:对串行接口电路初始化时，首先写入方式控 制字，设置工作方式为同步通信、每个字符长度为8位 、选择双同步字符;接着写入两个同步字符D7H和09H; 最后由命令控制字置串行接口电路进入搜索方式。25第二节 帧同步串行接口电路在串行移位接收数据时，每接收一位便 把接收移位寄存器中的数据与写入的同步字符比较一 次
13、。直到两者相同，可以认为找到了同步字符，即找 到同步字中的第一组D709H。同时也就找到了数据流 中字节的起点。自此以后，串行接口电路开始按8位字 符长度接收数据。对剩下的两组D709H，把它们看作 四个特定字节，由程序对陆续收到的字节进行判断， 看是否是两组D709H。如果又连续收到两组D709H， 表示搜索同步字成功，转控制字接收。否则认为按位 搜索到的D709H是假同步码，必须再回到按位搜索。26第二节 帧同步当接收端正确接收到同步字，并同步接收完一帧信息 后，应该继续接收下一帧的同步字。此时，发端在发 完一帧信息后，也进入下一帧同步字的发送。因此接 收端是在同步字出现的时刻检测同步字，
14、串行接口电 路仍然保持按字节接收数据的工作状态，字节和字节 之间的界限还存在。这时同步字的检侧可以直接由软 件完成，即程序对连续收到的6个字节逐个进行判断， 看是否是三组D709H。如果是，这一帧的同步字找到 ，可以进入后续码字的接收，否则重新转入搜索同步 状态的按位搜索。27第三节 位同步位同步是指收发两端的位相位一致，即码元和码元的 起止时刻对齐。由于码元的发送和接收分别由发送端 和接收端串行接口电路的发送时钟和接收时钟控制， 所以位同步就是要使发送端串行接口电路的发送时钟 和接收端串行接口电路的接收时钟始终保持相位一致 。28第三节 位同步当接收端检测到一帧信息中的同步字后，收端处于同
15、步接收状态。由于发端的发送时钟和收端的接收时钟 之间有一定频率误差，由它产生的码元相位差即位的 相位差，在一帧信息的接收过程中将一位一位地逐步 积累。若不及时消除这种位相差，接收进行到一定的 时间后，累积的位相差会使收发两端错位，导致收端 进入失步状态。因此要保证收发两端同步工作，不仅 需要帧同步，还要有位同步措施。29第三节 位同步一、数字锁相原理 发送端发送时钟的周期等于一位码元的时间宽度，因 此接收端收到的数字信息中含有发送端发送时钟的相 位信息。接收端可以在接收信息的过程中，以接收到 的信息相位为基准，不断调整收端接收时钟的相位， 减小收发两端的位相差，从而不至于出现因位相差的 积累而
16、失步的现象。30第三节 位同步ua是收端接收到的经解调后的信 息序列，它是校正脉冲发生器的 输入信号，当ua中的码元从0变 成1或者从1变成0，即ua出现变 位时，会使校正脉冲发生器输出 一个校正脉冲ub。ub的脉冲宽度 大大小于ua的码元宽度，它是一 个窄脉冲信号。因为ua变位只可 能出现在发送码元的开始或结束 时刻。所以ub也只会在发送端位 的起始或结束时刻出现，它可以 代表发送端的位相位31第三节 位同步图4-5中分频电路的输出uc是收端接收到的经解调后的 信息序列，uc的周期等于接收一位码元的时间宽度。 由于发端的串行接口电路在发送时钟的下降沿将发送 码元串行移位输出，而收端的串行接口电路在接收时 钟的上升沿对接收码元采样输入。因此当发端的发送 时钟和收端的接收时钟相位一致时，收端是在每位码 元的中心位置采样接收。只要收发两端的位相差不大 于半个码元宽度，都能保证收端对码元正确接收。为 了使两端的位相差不超过半个码元，收端在接收码元 的过程中必须不断检测两端的位相差，并
