測控技術(shù)與儀器專業(yè)必修課*智能儀器設(shè)計(jì)112智能儀器基本組成結(jié)構(gòu)（課設(shè)視頻25*）內(nèi)容回顧模擬量與控制信號(hào)輸出3作業(yè)？簡述如何利用一個(gè)8位DAC輸出一個(gè)幅度為±5V，頻率為1KHz正弦波?內(nèi)容回顧4智能儀器基本組成結(jié)構(gòu)通信協(xié)議接口總線通信接口技術(shù)第6章智能儀器通信接口技術(shù)6.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)6.2串行通信接口6.3并行通信接口6.4通用串行總線USB6.5其他通信接口通信接口技術(shù)26主要知識(shí)點(diǎn)匯總1、模擬信道和數(shù)字信道帶寬2、信道容量、比特率與波特率3、誤碼率與編碼效率4、差錯(cuò)控制技術(shù)（1）處理差錯(cuò)的基本策略（2）常用檢錯(cuò)碼概念、計(jì)算

（奇偶校驗(yàn)、CRC校驗(yàn)）六、通信接口技術(shù)7主要知識(shí)點(diǎn)匯總5、模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制6、時(shí)分多路復(fù)用和頻分多路復(fù)用7、數(shù)據(jù)傳輸方式（1）不同傳輸方式（總線）的特點(diǎn)（2）RS232、485、422的特點(diǎn)、性能比較8、無線通訊方式（ZigBee、Wi-Fi、藍(lán)牙、NFC、紅外、UHF、GPRS性能比較）數(shù)據(jù)通信有哪些指標(biāo)*？有效性有效性指信息傳輸?shù)乃俣饶M通信系統(tǒng)的有效性可用有效傳輸頻帶表示數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用信息速率(數(shù)據(jù)傳輸速率)和碼元速率表示可靠性可靠性指傳輸信息的質(zhì)量模擬通信系統(tǒng)的可靠性可用信噪比表示數(shù)字通信系統(tǒng)的有效性可用錯(cuò)誤率(誤碼率)表示通信接口技術(shù)56.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)6.1.1數(shù)據(jù)通信的基本知識(shí)

一、通信的三要素：信源：信息的發(fā)送者（人、機(jī)器等）信宿：信息的接收者（人、機(jī)器等）信道：傳遞信息的媒體（載體）信源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備信宿噪聲源通信接口技術(shù)610通信接口技術(shù)發(fā)送設(shè)備：將信息源產(chǎn)生的信息信號(hào)經(jīng)過編碼，轉(zhuǎn)換為便于傳送的信號(hào)形式，送往傳輸介質(zhì)接收設(shè)備：從帶有干擾的信號(hào)中進(jìn)行解調(diào)、譯碼，正確恢復(fù)出原始信息；對于多路復(fù)用信號(hào)，還包括解除多路復(fù)用，實(shí)現(xiàn)正確分路信源發(fā)送設(shè)備信道接收設(shè)備信宿噪聲源根據(jù)傳輸媒體的類型不同有線信道：雙絞線、基帶同軸電纜、寬帶同軸電纜、光纜無線信道：微波通信、激光通信根據(jù)傳輸方式的不同模擬信道：以連續(xù)模擬信號(hào)形式傳輸數(shù)據(jù)的信道數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號(hào)）傳輸數(shù)據(jù)的信道二、信道通信接口技術(shù)8模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)，幅值隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量數(shù)字信號(hào)：時(shí)間和幅值都是不連續(xù)的，即量化后的離散時(shí)間信號(hào)tta)模擬信號(hào)b)數(shù)字信號(hào)通信接口技術(shù)9與信道相關(guān)的幾個(gè)概念信道帶寬：信道可以不失真地傳輸信號(hào)的頻率范圍模擬信道：系統(tǒng)傳遞函數(shù)3dB帶寬*，按照公式W=f2-f1計(jì)算數(shù)字信道：帶寬為信道能夠達(dá)到的最大數(shù)據(jù)速率，例如以太網(wǎng)的帶寬為10Mb/s或100Mb/s通信接口技術(shù)10信道容量（波特率）：信道在單位時(shí)間內(nèi)可傳輸?shù)拇a元數(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率（位速率，比特率）：信息位傳輸速率，即每秒鐘傳送的二進(jìn)制數(shù)位比特率與波特率的換算關(guān)系*：bit(bps比特率)＝Baud(Bps波特率)×log2M

M為進(jìn)制數(shù)信道容量和信道帶寬成正比：帶寬大－>容量大差錯(cuò)率/誤碼率：由于噪聲的影響和信道帶寬的限制，信號(hào)傳輸出錯(cuò)比特與總比特的比值誤碼率與信號(hào)傳輸速率或傳輸距離成正比與信道相關(guān)的幾個(gè)概念通信接口技術(shù)11三、調(diào)制/解調(diào)技術(shù)調(diào)制——利用攜帶有信息的信號(hào)（調(diào)制信號(hào)）去改變高頻振蕩信號(hào)（載波）參數(shù)的波形變換過程；經(jīng)過調(diào)制的信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)解調(diào)——從攜帶信息的已調(diào)信號(hào)中恢復(fù)調(diào)制信號(hào)的過程調(diào)制/解調(diào)器——具有調(diào)制解調(diào)功能的設(shè)備調(diào)制方法——用正弦高頻信號(hào)作載波

模擬調(diào)制

數(shù)字調(diào)制通信接口技術(shù)1216通信接口技術(shù)模擬調(diào)制技術(shù)模擬信號(hào)三要素：幅度，頻率，相位對應(yīng)調(diào)制方法：調(diào)幅，調(diào)頻，調(diào)相調(diào)制過程：用調(diào)制信號(hào)去改變載波的某一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)載波S(t)=Acos(ωt+φ)S(t)的參量包括：幅度A、頻率ω、相位φ振幅調(diào)制：容易實(shí)現(xiàn)，技術(shù)簡單，但抗干擾能力較差頻率調(diào)制：簡單，易實(shí)現(xiàn)，抗干擾能力較強(qiáng)，是目前最常用的方法相位調(diào)制：抗干擾能力強(qiáng)，但實(shí)現(xiàn)技術(shù)較復(fù)雜17通信接口技術(shù)模擬調(diào)制技術(shù)18通信接口技術(shù)數(shù)字調(diào)制技術(shù)1.幅移鍵控調(diào)制(Amplitude-ShiftKeying,ASK）改變載波信號(hào)的振幅來表示二進(jìn)制0和1，頻率和相位保持不變2.頻移鍵控調(diào)制（Frequency-ShiftKeying,FSK）改變載波信號(hào)的頻率來表示二進(jìn)制0和1，振幅和相位保持不變3.相移鍵控調(diào)制（PhaseShift-Keying,PSK）改變載波信號(hào)的相位來表示二進(jìn)制0和1，振幅和頻率保持不變4.正交振幅調(diào)制（QuadratureAmplitudeModulation,QAM）用兩個(gè)調(diào)制信號(hào)對頻率相同、相位正交的兩個(gè)載波進(jìn)行調(diào)幅，然后將已調(diào)信號(hào)加在一起進(jìn)行傳輸00110100010ASKFSKPSK數(shù)字調(diào)制技術(shù)通信接口技術(shù)

自學(xué)：二進(jìn)制頻移鍵控（2FSK）和正交相移鍵控（QPSK）1620通信接口技術(shù)數(shù)字調(diào)制解調(diào)實(shí)例——無線能量和信息同步傳輸

應(yīng)用于穿戴式傳感器120四、多路復(fù)用技術(shù)將多個(gè)信號(hào)組合在一條物理信道上傳輸通信接口技術(shù)時(shí)分多路復(fù)用（TDM）頻分多路復(fù)用（FDM）波分多路復(fù)用（WDM）碼分多路復(fù)用（CDM）18頻分多路復(fù)用技術(shù)時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)通信接口技術(shù)TDM：將傳輸時(shí)間劃分為多個(gè)時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片傳輸一路信號(hào)，使不同的信號(hào)在不同的時(shí)間內(nèi)傳送FDM：傳輸介質(zhì)的帶寬劃分為若干個(gè)不重疊、相互隔離的窄頻帶，每一路信號(hào)占用一個(gè)窄頻帶1923典型應(yīng)用WDM：傳輸光信號(hào)，按光的波長區(qū)分信號(hào)，光的頻分復(fù)用，應(yīng)用于光纖信道，光接收機(jī)CDM：靠不同的編碼來區(qū)分各路原始信號(hào)，應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)、手機(jī)CDMAFDM：無線電廣播系統(tǒng)、有線電視系統(tǒng)(CATV)、寬帶局域網(wǎng)、模擬載波系統(tǒng)、ADSL（非對稱數(shù)字用戶線）TDM：語音電話、交換機(jī)通信接口技術(shù)6.1.2差錯(cuò)控制技術(shù)一、傳輸差錯(cuò)的特性通信接口技術(shù)二、差錯(cuò)控制的目的

保證信息傳輸?shù)恼_性傳輸過程中的噪聲導(dǎo)致差錯(cuò)不可避免

缺乏差錯(cuò)處理能力的系統(tǒng)是不可用的系統(tǒng)21通信接口技術(shù)檢錯(cuò)碼：把如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯(cuò)誤，叫“檢錯(cuò)”糾錯(cuò)碼：發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后，如何消除錯(cuò)誤，叫“糾錯(cuò)”三、處理差錯(cuò)的兩種基本策略奇/偶校驗(yàn)碼方塊校驗(yàn)碼正反碼校驗(yàn)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼檢錯(cuò)碼糾錯(cuò)碼海明碼22通信接口技術(shù)檢錯(cuò)碼的定義

檢錯(cuò)碼=信息字段+校驗(yàn)字段信息字段在前，校驗(yàn)字段在后校驗(yàn)字段越長，編碼的檢錯(cuò)能力越強(qiáng)，編/解

碼設(shè)備越復(fù)雜，附加的冗余信息在整個(gè)編碼中

所占的比例越大，傳輸?shù)挠行С煞衷缴?31、奇偶校驗(yàn)方法通信接口技術(shù)奇偶校驗(yàn)碼是一種通過增加冗余位使得碼字中“1”的個(gè)數(shù)恒為奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法。奇校驗(yàn)：所有傳送的數(shù)位（含字符的各位和校驗(yàn)位）中，“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)如8位數(shù)據(jù)：0110101中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，加一個(gè)1校驗(yàn)位變?yōu)槠鏀?shù)偶校驗(yàn)：所有傳送的位（含字符的各位和校驗(yàn)位）的“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)如8位數(shù)據(jù)：0110101中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，加一個(gè)0校驗(yàn)位仍為偶數(shù)思考：奇偶校驗(yàn)編碼效率？信息分組P行Q列編碼效率為Q/Q+1242、方塊校驗(yàn)通信接口技術(shù)行冗余位+列冗余位253、正反碼校驗(yàn)特征：校驗(yàn)字段與信息字段占相同位數(shù)信息字段中‘1’的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，校驗(yàn)字段取值等同于信息字段信息字段中‘1’的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，校驗(yàn)字段取值等同于信息字段的反碼例：01011（奇）=>0101101011 10010（偶）=>1001001101常用于較短信息的傳輸通信接口技術(shù)264、循環(huán)校驗(yàn)碼最常用的差錯(cuò)校驗(yàn)碼CRC生成的基本原理(1)任意一個(gè)由二進(jìn)制位串組成的代碼都可以和一個(gè)系數(shù)僅

為‘0’和‘1’取值的多項(xiàng)式P一一對應(yīng)。例：1011001對應(yīng)P=X6+X4+X3+1(2)選定生成多項(xiàng)式G，例：G=X4+X3+1（11001），則校

驗(yàn)位R=4(3)將信息碼左移R位，相當(dāng)于對應(yīng)的信息多項(xiàng)式P(X)*2R；(4)用生成多項(xiàng)式對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)對左移R位后的原始報(bào)文進(jìn)

行模2除（高位對齊），相當(dāng)于按位異或，余數(shù)為校驗(yàn)碼通信接口技術(shù)230思考：求1011010的CRC編碼，設(shè)除數(shù)為10011

通信接口技術(shù)實(shí)際發(fā)送比特串：10110101111

101101000001001110011001011010101011001100101001001100111001001111112832四、差錯(cuò)控制實(shí)現(xiàn)方式方法1：反饋重傳法

發(fā)送方發(fā)送具有檢測錯(cuò)誤能力的代碼（檢錯(cuò)碼）接收方根據(jù)代碼的編碼規(guī)則驗(yàn)證接受到的數(shù)據(jù)代碼，并將結(jié)果反饋給發(fā)送方（正確接收/接收有錯(cuò)）發(fā)送方根據(jù)反饋結(jié)果決定是否執(zhí)行重傳動(dòng)作，如果接收方未正確接收，則重傳

規(guī)定時(shí)間內(nèi)，未能收到反饋結(jié)果（稱為超時(shí)）則執(zhí)行重傳動(dòng)作通信接口技術(shù)33方法2：

停-等協(xié)議

發(fā)送一塊數(shù)據(jù)塊后，就停止發(fā)送工作，開始記時(shí)，等待接收方的反饋結(jié)果。僅當(dāng)收到正確接收確認(rèn)之后、才繼續(xù)發(fā)送后繼數(shù)據(jù)塊如果接到否定確認(rèn)或記時(shí)器超時(shí)，重新傳輸本數(shù)據(jù)塊特點(diǎn)：半雙工方式，控制簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但工作效率低通信接口技術(shù)34方法3：滑動(dòng)窗口協(xié)議發(fā)送方一次連續(xù)發(fā)送多塊數(shù)據(jù)（稱為窗口寸）接收方對每塊數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯(cuò)分析，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，立即反饋發(fā)送方接收方可對接收到的多個(gè)正確的數(shù)據(jù)快進(jìn)行一次性確認(rèn)發(fā)送方根據(jù)反饋的結(jié)果，重發(fā)指定的數(shù)據(jù)塊，或重發(fā)指定數(shù)據(jù)塊及其之后的所有數(shù)據(jù)塊特點(diǎn)：全雙工方式，效率高，控制復(fù)雜通信接口技術(shù)思考：串口是同步還是異步？6.1.3數(shù)據(jù)傳輸方式根據(jù)代碼的傳輸順序可分為串行傳輸并行傳輸根據(jù)數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸時(shí)的同步方式可分為同步傳輸異步傳輸數(shù)據(jù)傳輸方式：數(shù)據(jù)代碼的傳輸順序和數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)耐椒绞酵ㄐ沤涌诩夹g(shù)典型應(yīng)用實(shí)例：計(jì)算機(jī)的串口與并口32信道容量（波特率）

信道在單位時(shí)間內(nèi)可傳輸?shù)拇a元數(shù)數(shù)據(jù)傳輸速率（比特率）

位傳輸速率，每秒鐘傳送的二進(jìn)制數(shù)位比特率與波特率的換算關(guān)系bit(bps比