淺談嵌入式Modem的通信技術(shù)

摘 要:由于多媒體技術(shù)的快速發(fā)展，普通Modem已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，但在傳輸較小數(shù)據(jù)時，嵌入式Modem已得到廣泛的應(yīng)用。在通信時，嵌入式Modem產(chǎn)品能夠同普通Modem一樣實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，可以提供并行接口和串行接口，能夠提供同步和異步數(shù)據(jù)傳輸格式。文章主要就嵌入式Modem的通信技術(shù)進(jìn)行了闡述。

現(xiàn)今，市面上生產(chǎn)的各種嵌入式Modem可通過公眾電話交換網(wǎng)絡(luò)（PSTN）實現(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)

通信是指計算機(jī)與計算機(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數(shù)據(jù)或一批數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信涉及兩臺設(shè)備之間進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的問題。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，通常采用并行通信的方式。當(dāng)設(shè)備距離較遠(yuǎn)時，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個數(shù)據(jù)位同時從一個設(shè)備傳送到另一個設(shè)備，發(fā)送設(shè)備將8個數(shù)據(jù)位通過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)過任何改變就可以直接使用。并行通信的特點是數(shù)據(jù)的每位被同時傳輸出去或接收進(jìn)來。

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，但在實際應(yīng)用中往往選擇串行數(shù)據(jù)傳輸。因為串行通信發(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）。實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠布�具有�?jīng)濟(jì)性和實用性。

（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�比并行傳輸慢。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、字符和報文區(qū)分開來。數(shù)據(jù)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(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個起始位，5、6、7或8個數(shù)據(jù)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(zhì)是指甲乙通信雙方采用獨立的時鐘，每個數(shù)據(jù)均以起始位開始，停止位結(jié)束，起始位觸發(fā)A、B雙方同步時鐘。每個異步串行幀中的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(jù)格式（也稱為同步串幀）是由多個數(shù)據(jù)構(gòu)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(jù)。空閑位需發(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，沒有間隙，因而傳輸速度較快，但要求有準(zhǔn)確的時鐘來實現(xiàn)收發(fā)雙方的嚴(yán)格同步，對硬件要求較高，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向線路發(fā)送。接收部分接收來自線路的信號，經(jīng)濾波、反調(diào)制、電平轉(zhuǎn)換后還原成數(shù)字信號送入數(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，其信號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，通過電話撥號撥通線路后進(jìn)入通話方式，最后通過Modem的“握手”過程進(jìn)入聯(lián)機(jī)方式。

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

（一）DTE和DCE

DTE（Data Terminal Equipment，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可以是一臺計算機(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DTE設(shè)備直接連接起來，往往不能進(jìn)行通信，必須在DTE和傳輸線路之間加上一個稱為數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE，Data Circuit-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傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。