GIáo trình truyền dữ liêu part 6 ppsx

Dưới ñây thêm vài ví dụ về các lệnh trong vận hành của SDLC (không ghi lại mã)




Dạng tổng quát của một lệnh A , C/R P/F (0)
A ñịa chỉ trạm thứ cấp
C/R Lệnh hỏi hoặc lời ñáp
Khoảng trống dùng cho số Ns, có thể thêm dấu ( ) vào nếu cần

P/F Poll ho
ặc Final bit (P = On


= Off, tương tự cho F)
(0) số Nr (nếu cần)

1/ Trạm thứ cấp ñược nối vào ñường dây và trao ñổi khung I, U :
B , RR - P(0) → A Polls B
← B , RIM - F B Request Initialization
B , SIM - P → A Sets B to initialization mode
← B , UA - F B Acknowledges
 B is brought online through system
↓ procedures when initialization
complete
B , SNRM - P → A Set B 's response mode.Nr and Ns
counts are reset to 0
← B , UA - F B Acknowledges
B , RR - P(0) → A Polls B for transmission
B , I(0) (0) → Duplex exchange of numbered I - Frame

 ← B , I(0) (0)
B , I(1) (0) →  A Sends frame 1
B , I(2) (0) →  A Sends frame 2. B confirms frame 0-1

 ← B ,
I(1)

(2) and sends frame 1

B , I(3) (1) →  A confirms frame 0 and sends frame
3
 ← B , I(2) F(3) B confirms frame 2 and sends frame 2
B , RR - P(3) →  A confirms frame 1-2 and Poll B
← B , RR - F(4) B confirms frame 3 ( B remains in NRM)

-
2/ Trạm thứ cấp bận :
B , I(4) (3) → A sends numbered I - Frames
B , I(5) (3) →
B , I(6) (3) →
B , I(7) (3) →
B , I(0) P(3) → A Polls B
← B , RNR - F(0) B becomes busy, but confirms frame 4-7
B , RR - P(3) → A asks if B is still busy
← B , RR - F(0) B can receive again and expects frame 0
B , I(0) (3) → A sends frame 0 again
B , I(1) (3) → A continues with frame 1
B , I(2) P(3) → A sends frame 2 and poll B(gửi thăm dò)
← B , RR - F(3) B confirms frame 0 - 2 (B remains in NRM)

-
3/ Trạm sơ cấp bận :
B , SNRM - P → A sets B 's response mode and reset the Nr
and Ns counts to 0
← B , UA - F B Acknowledges
B , RR - P(0) → A Polls B
← B , I(0) (0) B sends numbered I - frame
← B , I(1) (0)
← B , I(2) (0)
← B , I(3) (0)
B , RNR - (3)→ A becomes busy, but confirms frame 0 - 2
← B , RR - F(0) B stops sending
B , RR - P(3) → A Polls B
← B , I(3) (0) B retransmits frame 3
← B , I(4) (0) B sends frame 4
(CRC error) A has a CRC error on frame 4
B , RR - P(4) → A Polls B, confirms frame 3
← B , I(4) F(0) B sends frame 4 again
B , RR - (5) → A confirms frame 4 (B remains in NRM)


4/ Lệnh không có giá trị:
B ,XXX- P → A sends frame with an undefined C field.
← B , FRMR - F B rejects the frame
Higher level at A processes the status
reported by B in FRMR
response.
B ,SNRM - P → A resets B 's error condition
Nr and Ns counts are reset to 0.
← B , UA - F B acknowledges (B remains in NRM)

5/ Số thứ tự sai trong trao ñổi song công:
B , RR - P(0) → A polls B for transmission
← B , I(0) (0) B sends numbered I- frame
B , I(0) (0) →
← B , I(1) (0) Duplex exchange of numbered I - Frame
← B , I(2) (0)
(CRC error) B receives frame 0 with CRC error
B , I(1) (2) → A ' s frame 1 is out of numerical order
(Lẻ ra phải phát lại khung 0)
← B , I(3) (0)
← B , I(4) F(0)
← B , SREJ - (0) B expects frame 0.
B , I(0) (5) → A sends frame 0 again and confirms
frame 0 - 4
← B , I(5) F(0) B sends final I frame
B , I(1) (5) → A retransmits frame 1

B , RR - P(6) → A confirms frame 5 and polls B for
confirmation
← B , RR - F(2) B confirms frame 1 (B remains in NRM)

Các thí dụ cho hệ multipoint




Các trạm thứ cấp online, trạm sơ cấp gửi tín hiệu tới một trạm thứ và ñồng

thời nhận tín hiệu từ một trạm khác

6/ B , RR - P → A Polls B for status
← B , RIM - F B asks for initialization mode
B , SIM - P → A sets B to initalization mode
← B , UA - F B acknowledges
B is brough on line through system
procedures when
initialization is complete
B , SNRM - P → A sets B on line. Nr & Ns counts are reset
← B , UA - F B acknowledges
n , RR - P(0) → A Polls n for transmission
B , I(0) (0) →
← n , I(0) (0) n sends numbered frames to A while A
sends to B
B , I(0) (0) →
← n , I(1) (0)
← n , I(2) (0)
← n, I(3) (0) n completes its transmission of numbered
frames
B , RR - P(0) → A Polls B for confirmation
B , I(1) - P(0) →
← B , RR - F(2) B confirms 0 - 1
n , RR - (4) → A confirms frames 0-3 (B&n remain in
NRM)

7/ n , I(0) (4) → A sends numbered frames to n
B , I(2) (0) → A sends numbered frames to B
n , I(1) P(4) → A concludes sending to n and requests confirmation
B , I(3) (0) → ← n , RR - F(2) A continues sending to B, n confirms frame 0

- 1
B , I(4) P(0) → A concludes sending to B and requests
confirmation
← B , RR - F(5) B confirms (B & n remain in NRM)

Ví dụ 6, các trạm thứ cấp ñược kết nối, trạm sơ cấp gửi tín hiệu tới một trạm trong khi
nhận tín hiệu của trạm khác
Ví dụ 7, trạm sơ cấp gửi tín hiệu tới các trạm thứ cấp.

6.2.2.4 So sánh giữa Bisynch và SDLC :
Bisynch là giao thức hướng ký tự trong lúc SDLC là giao thức hướng bit. Bisynch có
thể dùng mã ASCII hay EBCDIC trong lúc SDLC chỉ dùng EBCDIC. Ðể dò lỗi, nếu là
ASCII thì dùng phép kiểm tra khối (BCC) còn khi dùng mã EBCDIC thì dùng kiểm tra dư
thừa theo chu kỳ (CRC) với chiều dài mã kiểm tra là 2 byte. Cả hai giao thức ñều dùng
chung kích thước khung thông tin là 256 byte. Ở Bisynch có chế ñộ thông suốt dữ liệu (ñể
tránh nhầm lẫn dữ liệu và ký tự ñiều khiển) trong lúc ở SDLC thì dùng phương pháp nhồi bit
(ñể tránh nhầm lẫn với mã Cờ).


6.2.2.5 Giao thức Ðiều khiển liên kết dữ liệu cấp cao (HDLC) :
HDLC ñược ISO cho ra ñời năm 1975 nhằm bổ sung một số chức năng của SDLC của
IBM. Một số bổ sung có thể kể ra như sau:
- Trường ñịa chỉ mở rộng, gồm nhiều byte:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

8n
0

0 1

(H 6.7) Trường ñịa chỉ mở rộng
Trong trường ñịa chỉ mở rộng, ñịa chỉ xác ñịnh bơøi một số là bội của 7 bít. Bít LSB
trong một byte là 0 hoặc 1 (là 0 khi byte ñó chưa phải là byte cuối cùng và là 1 khi là byte
cuối cùng của trường ñịa chỉ) 7 bít còn lại hình thành ñịa chỉ của trạm thứ cấp (H 6.7).
- Trường ñiều khiển mở rộng, gồm 2 byte (H 6.8):
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
Information 0

Ns P/F Nr
Supervisory 1

0

S 0

0

0 0

P/F Nr
Unnumbered 1

1

M 0

M P/F 0 0 0 0 0 0 0 0

(H 6.8) Trường ñiều khiển mở rộng
Trong trường ñiều khiển mở rộng, các số Ns và Nr gồm 7 bit như vậy cho phép phát
một lần 127 bản tin.
- Dạng khung dữ liệu: SDLC chỉ dùng mã EBCDIC 8 bit còn HDLC cho phép dùng
bất cứ loại mã nào

- Dạng khung giám sát: ngoài các lệnh RR, RNRvà REJ, HDLC có thêm lệnh SREJ
(selective reject), lệnh này do thứ cấp yêu cầu phát lại một khung có số Nr.
- HDLC có thêm 2 chế ñộ vận hành:
* Chế ñộ trả lời bất ñồng bộ (Asynchronous Response Mode - ARM) : ñây là dạng
truyền không cân bằng. Trạm thứ cấp có thể khởi ñộng ñể phát mà không cần lệnh của trạm
sơ cấp. Nó có thể trả lời mà không cần phải nhận ñược một khung với bit P =1. Tuy nhiên,
khi nó nhận ñược một khung với bit P =1 thì khung trả lời phải có bit F =1. Trong trường
hợp này F=1 không có nghĩa là khung cuối cùng của trạm thứ cấp.
- Chế ñộ không kết nối bất ñồng bộ (Asynchronous Disconnect Mode - ADM) : ADM
tương tự như DM ngoại trừ một ñiểm là trạm thứ cấp có thể khởi ñộng chế ñộ DM hay RIM
bất cứ lúc nào.


6.3 KHẢO SÁT VÀI IC LSI TRUYỀN ÐỒNG BỘ :



Chúng ta khảo sát dưới ñây hai IC tiêu biểu
- USART 8251A của Intel
- SSDA 6852 của Motorola


6.3.1 USART 8251A của Intel .

6.3.2 SSDA 6852 của Morola .
6.3.1 USART 8251A của Intel :
Baíng 6.3 Từ Control và command
D
7
Từ SYN ñơn
SCS (Single
character SYN)
1 = Ðơn
0 = Kép
Vào chế ñộ
tìm
EH (Enter
hunt mode)
1 = Cho phép tìm từ SYN

D
6

Dò từ SYN bên
ngoài
ESD (External SYN
Detect)
1=Chân SYNDET là ngã
vào
0 = ngã ra
Reset nội
IR (Internal
Reset)
1 = Reset 8251A

D
5
Chọn KT chẵn
EP (Even parity
Enable)
1 = Chẵn
0 = lẻ
Yêu cầu
phát
RTS
1 = Chân


thấp
0 = cao
D
4
Cho phép KT chẵn
lẻ
PEN (Parity
Enable)
1= Có KT chẵn lẻ
0 = Không
Error reset
ER
1 = Reset cờ lỗi
PE, OE, FE to 0
D
3

Chọn chiều dài ký
tự
L
1

00 = 5 bit
01 = 6 bit
Phát từ
break
SBRK(Send
Break Ch.)
1 = Chân TxD thấp
0 = Chân TxD cao
D
2
L
0
10 = 7 bit
11 = 8 bit
Cho phép
thu
RxE
1 = Cho phép
0 = Không
D
1
Chọn hệ số chia C
K

B

1

D
1
D
0

00= Truyền Ð. bộ
01 = :1
DTE sẵn
sàng
DTR
1 = Chân DTR thấp
0 = cao
D
0
B
0
10 = :16
11 = : 64
Cho phép
phát
TxE
1 = Cho phép
0 = Không

Mode control word

bit Command
word bit

Ghi chú: Reset lỗi phải hoàn thành khi RxEnable và Enter hunt ñược lập trình
Là IC thu phát ñồng bộ và bất ñồng bộ. Trong chương 4 ta ñã khảo sát IC này trong
chế ñộ bất ñồng bộ, bây giờ chúng ta tìm hiểu thêm một số tính chất của IC trong chế ñộ
ñồng bộ. Vận hành ở chế ñộ ñồng bộ 8251A có vận tốc truyền lên tới 64 kbps.
Chi tiết các thanh ghi ñiều khiển, lệnh và trạng thái cho ở bảng 6.3 và 6.4
Ðể IC hoạt ñộng ở chế ñộ ñồng bộ bít D
0
và D
1
trong thanh ghi ñiều khiển = 00, các
bít D
2
, D
3
, D
4
, D
5
như trong phần bất ñồng bộ, bít D
6
cho phép chọn thực hiện ñồng bộ từ
bên trong hay bên ngoài và bít D
7
cho phép chọn 1 hay 2 từ SYNC
- Chân SYN/BREAK của IC trong chế ñộ ñồng bộ có thể là ngã ra hoặc ngã vào và
tùy thuộc vào từ ñiều khiển trong chương trình. Khi thực hiện chế ñộ ñồng bộ bên trong thì
chân này là ngã ra, ở mức thấp khi ñược reset và lên cao ñể chỉ rằng máy thu ñã nhận ñược
từ SYNC. Khi máy thu thực hiện tác vụ ñọc trạng thái thì chân này tự ñộng reset. Khi thực
hiện chế ñộ ñồng bộ từ bên ngoài thì chân này là ngã vào, tín hiệu dương ñến chân này báo

8251A bắt ñầu nhận dữ liệu.
Bảng 6.4 8251A Status Register
D
7
Data set ready
DSR
1 = DSR pin is low
0 = high
D
6
Sync. char. detect
SYNDET
1 = Sync. char. detect
(Synchronous only)
D
5
Framing error
FE
1 = Framing error reset by writing ER =
1
(Synchronous only)
D
4
Overrun error OE 1 = Overrun error
D
3
Parity error PE 1 = Parity error
D
2
Trans. reg. Empty

Tx Empty
1 = Empty
0 = Busy
D
1
Receiver ready RxD 1 = Ready with new char.
D
0
Trans. Ready TxD 1 = Ready for next char.


Ghi chú: - TxRDY có nghĩa khác với chân TxRDY . Chân TxRDY phụ thuộc trạng thái
chân


và bit
TxEN


- Bit TxRDY lên 1 khi thanh ghi ñệm phát trống.
- 82251A ở chế ñộ phát ñồng bộ
8251A bắt ñầu phát dữ liệu ngay sau khi CPU nạp từ SYNC cho ñến khi không còn
tín hiệu ñể phát, thanh ghi ñệm phát trống mà CPU không nạp ký tự kế tiếp thì 8251A tự
ñộng thêm từ SYNC vào và phát ñi.
- 8251A ở chế ñộ thu ñồng bộ
- Khi sự ñồng bộ ñược thực hiện từ bên trong, lệnh ENTER HUNT phải ñược lập
trình trong từ lệnh ñầu tiên, việc này khiến 8251A dò từ SYNC trong dòng dữ liệu ñến, sau
khi dò ra USART chấm dứt chế ñộ HUNT và máy thu trong tình trạng ñồng bộ hóa, chân
SYNDET lên cao ñể báo cho µP biết.
- Khi sự ñồng bộ ñược thưc hiện từ bên ngoài, xung ñồng hồ dời bít của máy thu

ñược cấp vào chân . Xung này thường ñược cấp từ modem và phải ñồng bộ với dòng dữ
liệu thu ñược.
Ở chế ñộ ñồng bộ, 8251A làm việc với một tần số cố ñịnh của xung ñồng hồ (chứ
không ñược chia như ở chế ñộ bất ñồng bộ). Tần số xung này phải phù hợp với vận tốc
truyền bít.
- Khởi ñộng 8251A
Tương tự như ở chế ñộ bất ñồng bộ, ngoại trừ ký tự SYNC phải ñươc lập trình như
sau
- Reset chip: ñưa chân RST lên cao (Reset cứng) hoặc set bít IR trong thanh
ghi lệnh = 1 (Reset mềm)
- Ghi mã ký tự SYNC
- Ghi từ lệnh


Chân C/


ở mức cao trong 3 lần ghi
Byte ñã ghi giữa từ chọn mode và từ lệnh (command) ñã chốt vào USART là mã ký tự
SYNC
- Phát một ký tự

Cũng như trong chế ñộ bất ñồng bộ
,
chân


phải ở mức thấp và bit TxEn trong thanh ghi từ
lệnh

ñược set = 1 (cho phép phát)
- Chờ bit TxRDY ñược set hay chân TxRDY lên cao
- Ghi ký tự kế tiếp vào thanh ghi ñệm phát.
Khi truyền xong ký tự cuối cùng của khối, chân TxE (trans. empty) sẽ ở High và bit
TxEn ñược set, USART tự ñộng phát từ SYNC trong suốt thời gian nghỉ

Các bit ñược dời ra cùng lúc với cạnh xuống của tín
hiệu

.

- Thu một ký tự
Ðể thu một ký tự ở chế ñộ ñồng bộ cần thực hiện các bước:
- Ghi từ ENTER HUNT như là một phần của lệnh ñầu tiên vào thanh ghi từ lệnh
- Chờ chân SYNDET lên cao
- Chờ chân RxRDY lên cao hay bít trạng thái tương ứng ñược set (D
1
thanh ghi trạng
thái = 1)
- Ðọc ký tự từ thanh ghi ñệm thu
- Ðọc trạng thái lỗi từ thanh ghi trạng thái
Những bít lỗi của thanh ghi trạng thái ñược reset nhờ từ lệnh có bít ER ñược set = 1
(D
4
= 1). Các bít dữ liệu ñược dời vào cùng lúc với cạnh lên của xung ñồng hồ thu RxC

- 8251A giao tiếp với modem
(H 6.9) là một mẫu giao tiếp giữa 8251A và modem, chuẩn giao tiếp RS-449 ñược sử
dụng. Xung ñồng hồ thu phát ñược cấp từ modem

(H 6.9)
6.3.2 SSDA 6852 của Morola :
6852 của Motorola là IC ñiều hợp ñồng bộ nối tiếp (Synchronous Serial Data
Adaptor, SSDA) loại NMOS 24 chân ñược chế tạo ñể giao tiếp với họ vi xử lý 6800 của
Motorola trong chế ñộ ñồng bộ. (H 6.10) là sơ ñồ khối của 6852.


10→

CS Tx SHIFT
REGISTER
→TxD →6
11→

RS
13→

14→

7←

R/

E


Tx FIFO

9→

RST

Rx SHIFT
REGISTER
←RxD ←2
1→←

Vss

12→


Vcc

Rx FIFO


15→←

D
7


CONT. REG. 1

CONT. REG. 2

CONT. REG. 3
22→←

D
0

SYNC. CODE REG.

STATUS
REGISTER



TUF







SM/






TxCLK

RxCLK


8 23 24 5↓ 4
3

(H 6.10)
Ý nghĩa các chân:

-



, RS : Chip select, Register select -R /

: Read / Write

- E : Data I/O enable & Clocking -


: Interrupt Request
- : Reset -D
7
– D
0
: Data bus I/O
- RxCLK, TxCLK : Receive Clock, Transmitter Clock
- : Clear to send - : Carrier detect
- SM/ : Sync. match/Data term ready: Ðiều hợp ñồng bộ/DTE sẳn sàng
- TUF : Trans. underflow - Vcc & Vss : Power & Ground

-TxD,RxD : Transmit Data, Receive Data
Là IC chỉ có chức năng thu phát ñồng bộ, 6852 có một số chi tiết không giống như
8251A. Ðặc biệt nó có bộ ñệm thu phát 3 byte hoạt ñộng theo kiểu vào trước ra trước (First
In, First Out, FIFO) . Sử dụng bộ ñệm này 6852 có thể vận hành theo chế ñộ byte kép
(Double-byte) nghĩa là CPU có thể ñọc hoặc ghi ñồng thời 2 ký tự mà không phải ñợi
Việc chọn chế ñộ vận hành và ñiều khiển ở SSDA ñều thông qua µP bằng cách ghi
vào 3 thanh ghi ñiều khiển. Các trạng thái lỗi và bắt tay ñược ñọc từ thanh ghi trạng thái. Vị
trí bít của các thanh ghi cho trong bảng 6.5 và 6.6





Bảng 6.5 Các từ trong thanh ghi ñiều khiển của 6852

bit 7

Cho phép ng
ắt
khi có lỗi EIE
1 = Cho phép ngắt
PE, RxOvrn, TUF,

,
Bit ñịa
chỉ
AC2
00: Chọn CR2
01: Chọn CR3
10: T G mã Sync

bit 6



Không



sử dụng
Phát từ Sync
khi underflow
Tx Sync
1 = Phát từ Sync
0 = Phát bit 1 khi
underflow

AC1
11:Chọn TxFIFO
Reg. (khi RS=1và R/
=0 )
bit 5

Word length
selector
WS3
000-6 + parity chẵn

001-6 + parity lẻ
010-7 bits
Cho phép

ng
ắt thu
RIE
1: Chân

tác ñ
ộng
bit 4

WS2

011-8 bits
100-7 + parity chẵn
101-7 + parity lẻ
Cho phép
ngắt phát
TIE
1: Chân

tác ñ
ộng
bit 3

Xóa cờ
CTUF
1: Xóa
TUF
WS1 110-8 + parity chẵn
111-8 + parity lẻ
CLR sync

1: Xóa ñồng bộ

bit 2

CLR
1: Clear

Chọn phát 1
hay 2 byte
1: 1 byte data I/O
0: 2byte Data I//O
Loại bỏ
từ ñồng
bộ
1: Loại từ Sync từ d
òng
dữ liệu thu
bit 1

1or2
SYNC
char.
select
1 / 2 sync
1=1 từ
sync
0=2 từ
sync
Bit ñi

ều khiển
ngoại vi
PC2
00: SM/ = 1
10: SM/ = 0
01:SM/ = xung
Reset
phát
TxRS
1= Reset phát

bit 0

Chọn
Sync
trong hay
ngoài
E/I sync
1=Ngoài
0=Trong


PC1
ñồng bộ
11-SM/ = 0 Vô
hiệu hóa xung ñồng
bộ
Reset thu
RxRS
1= Reset thu

Control Reg.3
CR3)
Control Register 2 (CR2) Control Reg.1(CR1)


Ðối với µP 6852 chỉ xuất hiện bằng hai cách ñịnh ñịa chỉ (chân RS ở High và CS ở Low-
Thường CS ñược nối với ñường ñịa chỉ A
0
). Từ sơ ñồ khối ta thấy có 7 thanh ghi trong 6852
có thể ñược µP truy xuất.
Ngoại trừ thanh ghi ñiều khiển 1, tất cả các thanh ghi khác ñều chỉ có thể ñọc hoặc chỉ
có thể ghi tùy chức năng
Trạng thái của ñường R/ ñược dùng ñể chọn nhóm thanh ghi chỉ ñọc hay chỉ ghi
Từ bảng 6.5 ta thấy 2 bit có trọng số lớn nhất trong thanh ghi ñiều khiển 1 ñược dùng
ñể ñịnh ñịa chỉ các thanh ghi khác. Việc ñịnh ñịa chỉ có thể tóm tắt như sau:




Chân Thanh ghi ÐK1 Chọn thanh ghi
RS R/

b
7
b
6

0 1
0 0
1 1

1 0
1 0
1 0
1 0
x x
x x
x x
0 0
0 1
1 0
1 1
Thanh ghi trạng
thái
Thanh ghi ÐK
CR1
Thanh ghi Rx
FIFO
Thanh ghi ÐK
CR2
Thanh ghi ÐK
CR3
Thanh ghi mã
SYNC
Thanh ghi Tx
FIFO

Duyệt qua các bít trong thanh ghi trạng thái và ñiều 13

bit
7

Yêu cầu ngắt
IRQ
1 = Chân tác ñộng

bit
6
Parity error
PE
1 = Có lỗi parity
Reset khi ñọc RxFIFO or ghi vào CR1 với RxRS = 1
bit
5
Receiver Overrun
Rx OVRN
1 = Có lỗi tràn
Reset khi ñọc Status Reg. và RxFIFO hay ghi vào CR1
với RxRS=1
bit
4
Transmitter
Underflow
TUF
1= Có lỗi Underflow
Reset khi ghi vào CR3 với CTUF và/hoặc TxRS = 1
bit
3
Clear to send

1= từ lần xóa cuối cùng
Reset khi ghi vào CR3 với và/hoặc TxRS = 1

bit
2
Carrier Detect

1 = từ lần xóa cuối cùng
Reset khi ñọc Status Reg. và RxFIFO hay ghi vào CR1
với RxRS=1
bit
1
Transmitter data
register available
TDRA
1= Có hiệu lực
Reset khi ghi vào TxFIFO
bit
0

Receiver data
available
RDA
1 = Có hiệu lực
Reset khi ảo RxFIFO

- Khởi ñộng 6852
Khởi ñộng 6852 bao gồm các bước sau :
- Reset chip bằng cách ghi từ ñiều khiển vào thanh ghi CR1 và xác ñịnh ñịa chỉ thanh
ghi CR3
- Ghi từ ñiều khiển mong muốn vào thanh ghi CR3 (chọn số từ SYN và chế ñộ ñồng
bộ)
- Ghi từ ñiều khiển vào thanh ghi CR1 ñể duy trì ñiều kiện reset và xác ñịnh ñịa chỉ

thanh ghi CR2
- Ghi từ ñiều khiển mong muốn vào thanh ghi CR2
- Ghi từ ñiều khiển vào thanh ghi CR1 ñể duy trì ñiều kiện reset và truy xuất thanh ghi
mã ñồng bộ kế tiếp
- Ghi mã mong muốn vào thanh ghi mã ñồng bộ
- Ghi từ ñiều khiển mong muốn vào thanh ghi CR1 (bao gồm việc cho phép thu và
(hoặc) phát)
- Phát một ký tự
- phải ở mức thấp và bit TxRS phải ñược xóa
- Chờ bit TDRA trong thanh ghi trạng thái (Trans. Data Register Available) ñược set
-Viết mã ký tự phát vào bộ ñệm TxFIFO
Chu trình ñược lặp lại cho tới khi cả khối dữ liệu ñược phát. Nếu CPU không cung
cấp Data ñủ nhanh ñể máy phát phát, ta nói máy phát ở tình trạng underflow và bít TUF lên
cao, lúc ñó SSDA tự ñộng thêm từ SYNC vào ñể phát ñi. Bít TUF là một cờ ñược reset bởi
bít b
3
=1 trong CR3
Các bít ñược dời ra ngoài khi có cạnh xuống của xung ñồng hồ tại ngã vào TxCLK.

- Thu một ký tự
Ðể thu một ký tự ngã vào phải ở LOW và bít RxRS phải ñược xóa. Các bít tới
máy thu ñược so sánh với mã SYNC trong thanh ghi mã ñồng bộ ñến khi có sự tương ứng
(nhận dạng từ SYNC)
- Chờ cho tới khi RDA ñược set
- Ðọc trạng thái lỗi trong thanh ghi trạng thái
- Ðọc mã ký tự từ bộ ñệm RxFIFO
Các bít dữ liệu ñược lấy mẫu ở cạnh lên của xung clock thu tại chân RxCLK.

6.4 KIỂM TRA HỆ THỐNG THÔNG TIN

Một hệ thống thông tin trước khi ñưa vào vận hành cũng như trong quá trình sử dụng
luôn cần ñược kiểm tra thường xuyên ñể bảo ñảm tính chính xác và ñộ tin cậy.
- Kiểm tra tương tự thường ñược thực hiện ñối với một hệ thống chuẩn bị ñưa vào sử
dụng
- Kiểm tra số thường ñược tiến hành thường xuyên ñể ñánh giá chất luợng của hệ
thống mà không cần phải ngắt hệ thống trong một thời gian dài.



6.4.1 Kỹ thuật tương tự - Phép ño tỷ số PAR .
6.4.2 Phép ño biến dạng dùng biểu ñồ mắt .
6.4.1 Kỹ thuật tương tự - Phép ño tỷ số PAR :
Tín hiệu trên một ñường truyền thường bị biến dạng do hai nguyên nhân: ñộ suy giảm
biên ñộ theo tần số và sự biến dạng do trể pha. Việc ño ñạc hai ñại lượng này rất tốn kém
thời gian và ñược thực hiện trong suốt thời gian nghiên cứu hệ thống, ñây không phải là một
công việc thường ngày.
Phép ño tỷ số PAR là một phương pháp thử nhanh và cho phép ta ñánh giá ñược hệ
thống. Ðây là phép ño tỷ số trị ñỉnh và trị trung bình của tín hiệu nhận ñược (Peak to average
Ratio)
Kỹ thuật PAR dùng một máy phát và một máy thu nối nhau qua hệ thống truyền trên
băng tần âm thanh. Máy phát phát tín hiệu ñể kiểm tra là một chuỗi xung, máy thu nhận tín
hiệu xung này, sự suy giảm biên ñộ và biến dạng pha trong hệ thống làm tiêu hao năng lượng
của tín hiệu và do ñó làm giảm tỷ số giá trị ñỉnh EPK trên trị trung bình của tín hiệu chỉnh
lưu toàn kỳ E
FWA
(Full Wave Average). Tỷ số này là giá trị PAR

%


Nếu tín hiệu hoàn toàn không biến dạng, tỷ số này là 100%
Nếu có biến dạng với trị số chuẩn hóa là 0,75 thì giá trị PAR là 50%. Ðây là giá trị
chấp nhận ñược với hệ thống có vận tốc truyền lên tới 2400 bps. Giá trị PAR nhạy ñối với
biến dạng do suy giảm biên ñộ, do trể pha, do nhiễu nền cao, do hệ thống không tuyến tính
và các họa tần của tín hiệu . . .
6.4.2 Phép ño biến dạng dùng biểu ñồ mắt :

Một phương pháp ño biến dạng rất hữu hiệu trong hệ thống truyền dữ liệu là dùng
biểu ñồ mắt (Eye pattern).
- Biểu ñồ mắt :
Một tín hiệu xung clock có giá trị bít br xác ñịnh, dùng kích khởi mạch quét ngang
một dao ñộng nghiệm và tín hiệu số cần kiểm tra là các tín hiệu 1 , 0 thay ñổi một cách tuần
tự ñược ñưa vào bản lệch dọc của dao ñộng nghiệm. Một biểu ñồ mắt có dạng như (H 6.11)
xuất hiện trên màn ảnh dao ñộng nghiệm



(a) (H 6.11) (b)
Sự hình thành biểu ñồ mắt có thể hiểu là sự chồng chất của các tín hiệu 1, 0 thay ñổi
liên tục tạo ra. (H 6.12) minh họa sự hình thành này



(H 6.12)
Nếu tín hiệu xung vào gần như lý tưởng thì biểu ñồ mắt có dạng gần giống như hình
chữ nhật, ta nói biểu ñồ mắt hoàn toàn mở (H 6.11.a)
Trong thực tế biến dạng không thể nào tránh khỏi hoàn toàn và biểu ñồ mắt ñóng lại

(H 6.11.b). Giao ñiểm của các biến ñổi từ 1 xuống 0 và ngược lại ñược gọi là giao ñiểm 1/0.
Sự thay ñổi theo chiều ngang của giao ñiểm 1/0 là sự biến ñộng (jitter). (H 6.13) cho thấy các
giá trị biến ñộng khác nhau của biểu ñồ mắt. (H 6.13.a) là trường hợp không có biến ñộng,
(H 6.13.b) biến ñộng khoảng 5%, (H 6.13.c) khoảng 10%, (H 6.13.d) khoảng 20%, (H
6.13.e) khoảng 50% và (H 6.13.f) > 50%. Sự biến ñộng càng lớn biểu ñồ mắt càng khép lại,
vậy kích thước của vòng mở tại trung tâm biểu ñồ mắt cho ta chất lượng của hệ thống.



(H 6.13)

Việc ñánh giá chất lượng tín hiệu bằng biểu ñồ mắt chỉ cho kết quả tin cậy ñược khi :
- Tín hiêụ 1, 0 tạo bởi mạch phải ñối xứng.
- Ðường dây phải ñiều hợp tổng trở ñể tránh sóng phản xạ.
- Thời gian trể của tín hiệu khi chuyển từ mức 0 lên 1 hay ngược lại phải bằng nhau.
Nếu một trong các ñiều kiện trên không thỏa thì chất lượng tín hiệu sút giảm và việc
ñánh giá không còn chính xác.





Giáo Trình: TRUYỀN DỮ LIỆU



CHƯƠNG 7

TRUYỀN TÍN HIỆU BẰNG SÓNG MANG TƯƠNG TỰ:

MODEMS



. Nội dung :

7.1 DẪN NHẬP.

7.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT LIÊN QUAN.

7.3 MỘT SỐ MODEM ðỒNG BỘ VÀ BẤT ðỒNG BỘ.

7.4 VÀI MODEM DÙNG MẠCH LSI .




7.1 DẪN NHẬP :



Ðể truyền dữ liệu từ một DTE ñến một DTE khác, thay vì phải thiết lập các
ñường dây riêng, người ta nghĩ ñến viêc dùng ñường dây ñiện thoại ñã có sẵn. Tuy nhiên vì
ñường dây ñiện thoại ñã có từ rất lâu trước khi phương pháp truyền tín hiệu số ra ñời và
ñược dùng ñể truyền thẳng âm hiệu trong phạm vi tần số từ 300 Hz ñến 3000 Hz, nên ñể
truyền ñược tín hiệu số trên ñường dây thoại, người ta phải dùng một sóng mang có tần số
tương thích với ñường dây thoại ñể chuyên chở tín hiệu số. Modem là một thiết bị ñược sản
xuất cho mục ñích này.
(H 7.1) là sơ ñồ khối của một modem

ÐIỀU CHẾ


Dữ liệu vào

(từ máy tính)






MẠCH
GIAO
TIẾP







MẠCH
ÐIỀU CHẾ

LỌC & KÐ
CÔNG SUẤT



T.h.
tương tự ra

NGUỒN



 








→

→
→

ÐIỀU KHIỂN

&
ÐỊNH THỜI

↓


↓









T.h. tương
tự

vào

LỌC

&
KÐ VÀO

MẠCH GIẢI
ÐIỀU CHẾ







MẠCH
GIAO TIẾP


Dữ liệu ra








GIẢI ÐIỀU CHẾ
(H 7.1)
Một modem bao gồm hai bộ phận chính: ñiều chế và giải ñiều chế.
Bộ phận ñiều chế nhận tín hiệu số từ máy tính (hay một DTE) và biến ñổi thành tín
hiệu tương tự ñể truyền trên kênh truyền, ở máy thu bộ phận giải ñiều chế của modem thứ
hai biến ñổi ngược lại từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số. Có thể xếp loại modem như sau :
- Modem tầm ngắn (Short haul modem) : là những modem hoạt ñộng trong những
khoảng cách ngắn (<10 miles) . Trong vài trường hợp ñể truyền trên khoảng cách ngắn người

ta chỉ cần dùng các bộ phận thúc ñường dây mà không cần ñến modem.
- Modem băng tần rộng (Wideband modem) : là những modem vận hành trên phương
tiện thông tin ñiện thoại với vận tốc từ 19,2 kbps ñến 230,4 kbps. Những modem này thường
dùng sóng mang có băng thông rộng từ 6 ñến 60 lần băng thông của tín hiệu âm thanh (voice
grade). Ví dụ họ modem 303B ; C; D của hãng Bell vận hành theo kiểu song công với vận
tốc tín hiệu lên ñến 19,2 ; 50 và 230,4 kbps
- Modem âm tần (Voice grade modem) : là những modem ñược thiết kế ñể dùng trên
ñường dây với băng thông âm tần của kênh thoại (từ 300 Hz dến 3000 Hz). Ðây là môi
trường truyền khá thông dụng. Modem âm tần chia làm hai loại :
- Bất ñồng bộ : vận hành với vận tốc tối ña là 1800 bps trên các ñường ñiện thoại sử
dụng quay số và 2000 bps ñối với các thuê bao có ñiều kiện.
- Ðồng bộ : vận hành với vận tốc tối ña là 9600 bps.
Ngày nay việc dùng modem kết nối vào mạng ñiện thoại ñể thực hiện việc thông tin
liên lạc ñã trở thành phổ biến. Tuy nhiên việc sử dụng phải tuân theo một số qui ñịnh của các
cơ quan chức năng quản lý mạng ñiện thoại kết hợp với sự kiểm soát của chính phủ. Ví dụ,
cơ quan FCC của Mỹ và DOC (Department of Communication) của Canada có một số qui
ñịnh cụ thể về mức tín hiệu phát (không ñược vượt quá -9 dBm ở 600Ω), các tín hiệu xung
quay số, bảo vệ quá áp, tổng trở, sự cân bằng, các mức tín hiệu nhiễu cho phép và các bộ kết
nối.





7.2 CƠ SỞ KỸ THUẬT LIÊN QUAN :



Ðể truyền trên ñường dây ñiện thoại các tín hiệu số ñược dùng ñể ñiều chế
sóng mang âm tần hình sin, tần số từ 300 Hz ñến 3000 Hz

- Modem phát ñiều chế sóng mang âm tần với tín hiệu TxD (Transmit Data) và
modem thu giải ñiều chế sóng mang ñể phục hồi tín hiệu RxD (Receive Data)
- Modem là một thiết bị truyền tin (DCE) ñược dùng như một bộ giao tiếp giữa các
DTE (cụ thể là các USART hay UART) với mạng ñiện thoại.
- Trong trường hợp truyền ñồng bộ, ngoài việc phục hồi tín hiệu RxD, modem còn
phải khôi phục ñược thông tin về thời gian bit ñể tạo sự ñồng bộ.
- Thông thường modem là một khối riêng rẻ và ñược nối với máy tính hay thiết bị ñầu
cuối DTE bằng cách sử dụng chuẩn giao tiếp RS-232 của EIA. Cũng có một số máy tính
và DTE chuyên dụng ñã ñặt bên trong chúng những modem bao gồm cả bộ phận quay số
tự ñộng mà không cần giao tiếp EIA (H 7.2)



(H 7.2)
- Trong modem tín hiệu dải nền dạng số có thể ñược dùng ñể ñiều chế biên ñộ, tần số
hoặc pha của một sóng mang âm tần. Tùy thuộc vào vận tốc tín hiệu của kênh truyền, ba
dạng ñiều chế này là ASK, FSK và PSK
- Các ñường truyền cho vận tốc thấp tới trung bình (vài trăm ñến 1800 bps) sử dụng
FSK và truyền bất ñồng bộ.
- PSK ña pha và giao thức ñồng bộ ñược dùng ñể truyền với vận tốc cao hơn từ 2400
bps ñến 4800 bps.
- ASK thường ñược dùng ñể truyền với vận tốc rất thấp <100 bps, do tính miễn nhiễu
kém của nó.
- Ðể truyền với vận tốc 9600 bps người ta kết hợp hai phương pháp PSK và ASK gọi
là ñiều chế biên ñộ vuông góc (Quadrature Amplitude Modulation, QAM ).

7.2.1 Modem FSK .
7.2.2 Modem PSK .
7.2.3 Một số vấn ñề kỹ thuật khác trong modem .

7.2.1 Modem FSK :


7.2. 1.1 Mã hóa FSK .

7.2.1.2 Chỉ số biến ñiệu .

7.2.1.3 Băng thông FSK .

7.2.1.4 Vòng khóa pha (Phase Lock Loop, PLL) .

7.2.1.5 Minimum Shift - Keying FSK .


7.2.1.1 Mã hóa FSK :
Việc mã hóa FSK khá ñơn giản và giá thành rẻ, ñây là một dạng của kỹ thuật FM,
trong ñó tín hiệu ñiều chế là chuỗi xung DC biến ñổi giữa hai giá trị cụ thể. Mạch FSK cơ
bản bao gồm một VCO ñiều khiển bởi ñiện thế ứng với bít 1 và 0 của tín hiệu vào. Ta ñược ở
ngã ra là các tín hiệu có tần số f
m
, ứng với bít 1(mark) và f
s
ứng với bít 0 (space). (H 7.3) là
một mô hình mạch ñiều chế FSK và tín hiệu tương ứng




(H 7.3)

Ðể có kết quả tốt , ñiều chế FSK phải có một số tính chất sau :
- Ðộ trôi dạt tần số không quá 50 ppm / °C (period per minuite / °C)
- Pha của tín hiệu phải liên tục trong khi tần số thay ñổi từ f
m
sang f
s
và ngược lại.
- Biến dạng do họa tần của tín hiệu ra phải rất thấp
- Các tần số f
m
và f
s
phải ñược ñiều chỉnh riêng.
Các tính chất trên ñều thực hiện ñược trong hầu hết các IC hiện nay.

7.2.1.2 Chỉ số biến ñiệu :
Trong kỹ thuật FSK người ta ñịnh nghĩa hê số h:



Thí dụ modem 202T là modem FSK có tần số giữa là 1700 Hz, f
m
= 1200 Hz và f
s
=
2200 Hz nếu tốc ñộ bít là 1200 bps thì:


Ta có thể thấy hệ số h chính là chỉ số biến ñiệu (modulation index) m
f

trong kỹ thuật
FM cổ ñiển



∆f là ñộ di tần cực ñại; f
a
là tần số tín hiệu ñiều chế
Áp dụng vào trường hợp FSK


Vậy: h = m
f


Nhắc lại, phổ tần của tín hiệu ñiều chế

thuộc vào hệ số Bessel, tức tùy thuộc vào chỉ
số biến ñiệu. Một cách tổng quát, h càng lớn thì xuất hiện càng nhiều hệ số Bessel, phổ tần
chứa càng nhiều họa tần, nhưng ñiều này xảy ra khi br nhỏ, tức tần số cơ bản nhỏ, như vậy
các họa tần sẽ nằm sát lại nhau nên băng thông của tín hiệu không những không tăng mà còn
có thể giảm. Tuy nhiên ñể ñạt ñược hiệu quả cao người ta thường chọn h < 1
Trở lại modem 202T, với br = 1200 bps, h = 0,83 (khoảng cách f
m
và f
s
là 1000Hz),
có 2 hệ số Bessel có nghĩa, trong phổ tần xuất hiện hai tần số trong mỗi băng cạnh, khoảng
cách các tần số là 600 Hz (H 7.4)

(H 7.4)

Bây giờ giả sử tốc ñộ truyền bít là 500 bps, chỉ số biến ñiệu là:


Trong trường hợp này có 4 hệ số Bessel có nghĩa và phổ tần có
dạng (H 7.5)


(H 7.5)

7.2.1.3 Băng thông FSK :
Gọi T
b
là thời gian của một bít của tín hiệu truyền (dải nền), tốc ñộ bít br là:
br

=


Tần số lớn nhất của tín hiệu, tương ứng với biến ñổi liên tục giữa bít 1
và bít 0, là:
f
f
=


=

Vậy tần số cơ bản lớn nhất của tín hiệu dải nền bằng 1/2 tốc ñộ truyền bít
Tín hiệu FSK tức thời có thể viết :
V
FSK
=V
b
sin (2πf
m
t) +

sin (2πf
s
t)


Trong ñó V
b
ñặc trưng cho tín hiệu hình vuông có tần số cơ bản f
f


biên ñộ 0 hoặc 1
tùy thuộc trạng thái dữ liệu ñiều chế.
Nhắc lại phổ tần của tín hiệu chữ nhật chứa các họa tần bậc lẻ của f
f
. Do ñó ta có thể
vẽ phổ tần của tín hiệu FSK (H 7.6)

(H 7.6)
Người ta thường chọn băng thông FSK như sau :
BW
FSK
= (f
m
+ 2f
f
) - (f
s
- 2 f
f
) = f
m
- f
s
+ 4f
f

BW
FSK
= f
m
- f
s
+ 2br
Ngoài ra do thiết kế bộ giải ñiều chế có lợi vì một kinh tế người ta chỉ tần số trung
tñm cra FSK và khoảng cách của hai tần số f
m

và f
s
như sau :


f
FSK
=


≥ 3br

| f
m
- f
s
| > 2br/3

Thí dụ :
(a) Một modem FSK vận tốc 600 bps sử dụng tần số mark là 1500 Hz và tần ảo space
là 2000 Hz. Tính tần số f
FSK
và băng thông của kênh FSK
fFSK là tần số trung tâm giữa f
m
và f
s
:
f
FSK

= (1500 + 2000) / 2 = 1750 Hz
Băng thông BW xác ñịnh bởi :
BW
FSK
= f
m
- f
s
+ 2br = (2000 -1500) + 2(600) = 1700 Hz.

(b) Những giá trị của f
m
và f
s
này có làm cho việc thiết kế bộ giải ñiều chế kinh tế
không ?
Ðiều kiện ñầu tiên là f
FSK
≥ 3br , ñiều này không thỏa vì 1750 Hz < 3(600) = 1800 Hz
ðiều kiện thứ hai là | f
m
- f
s
| > 2br/3 thỏa vì 500 Hz > 2/3(600) = 400 Hz

7.2.1.4 Vòng khóa pha (Phase Lock Loop, PLL) :
Ðể giải mã FSK người ta phải dùng một vòng khía pha. (H 7.7) là sơ ñồ khối
một vòng khóa pha ñơn giản

(H 7.7)

Tổng quát, một PLL là một hệ thống hồi tiếp gồm 3 bộ phận chính : một mạch so pha,
một lọc hạ thông và một VCO. PLL là một vòng kín, tín hiệu ra từ VCO tự ñộng khóa bởi tín
hiệu vào. Bằng cách so sánh pha của tín hiệu ra từ mạch VCO và tín hiệu vào, sự sai pha sẽ
ñược biến ñổi thành ñiện thế một chiều, ñiện thế này sẽ ñiều khiển VCO ñể tạo một tín hiệu
ra luôn luôn có pha và tần số của tín hiệu vào.
Xem tín hiệu vào là một hình sin có pha bất kỳ :
v
i
(t) =A
1
sin( ω
i
t + θ
i
)

Tín hiệu ra ở VCO :
v
o
(t) = A
2
sin( ω
o
t + θ
o
)
Tín hiệu ra của mạch so pha là tích của hai tín hiệu này
v

d
= A
1
A
2
k
m
sin(ω
i
t + θ
i
).sin( ω
o
t + θ
o
)
k
m
là ñộ lợi của mạch nhân
Triển khai biểu thức v
d
, ta ñược các số hạng là các tín hiệu hình sin có tần số là tổng
và hiệu của các tần số tín hiệu vào ω
i
và tần số tín hiệu dao ñộng ω
0
; cho tín hiệu này qua
mạch lọc hạ thông, tín hiệu còn lại là :
v
f

=


k
m
sin(ω
i
t - ω
o
t + θ
i
- θ
o
)

Ở vòng khóa pha hai trường hợp có thể xảy ra:
- Nếu tần số tín hiệu vào θ
i
thay ñổi ngoài tầm kiểm soát của mạch thì PLL là một
mạch giải ñiều chế FM
- Nếu tần số tín hiệu vào thay ñổi ít, còn trong phạm vi kiểm soát của mạch thì PLL là
mạch tạo tín hiệu có tần số và pha ổn ñịnh.
Trong mạch giải ñiều chế FSK, ngã vào mạch PLL là tín hiệu có hai tần số f
m
và f
s

nên hiệu thế ra từ mạch lọc sẽ thay ñổi trong khoảng V
0m

và V
0s
, những hiệu thế này ñược so
sánh với một hiệu thế chuẩn (FSK comparator) ñể cho dữ liệu FSK ở ngã ra.
Nếu PLL ñược khóa ở tín hiệu vào, nghĩa là θ
o
= θ
i
thì phương trình thành


v
f
=





k
m
sin( θ
i
- θ
o


)

θ
i
- θ
o
là ñộ sai pha. V
f
= 0 khi θ
i
- θ
o
= 0 hay 2π
Hiệu thế v
f
này ñược dùng ñể ñiều khiển mạch dao ñộng.