Nghiên cứu những chủ đề liên quan đến truyền dữ liệu qua modem tốc độ cao

Đ ẠI IIỌ C QUỐC GIA ỈIẢ NỘI
TRƯỜNG ĐAI HỌC KHOA HỌC Tự NHIÊN
Ọ®

"NGHIÊN CỨU NHỮNG CHỦ ĐỂ LIÊN QUAN ĐẾN
TRUYỂN DỬ LIỆU QUA ỈYĨ0DEIY1 Tốc DỘ CAO •'
"S tu din g m a in topics o fth e da ta transfer, ivhich are
rclatcd ivith the high spccd modcm "
HỌC Gi»cc íilà ’
(T.-Ỉ4Í.VCTựGHoĩlM :
!

L
MÃ SỐ

^

:Q Ĩ 98-07

C H Ủ TRÌ ĐỂ T À I : TS. Vương Đạo Vy

HÀ NỘI - 2002


í / BÁ O C Á O 'l'ÓM T Ắ T
•'/ T ê n de l à i :
"Nghic 1 cứu những chù (lé liên quan (lên Iniycn dữ liệu
qua mocicm tốc độ cao "
"Stncling n a m topics o f the (lala lransfcr, wìùch arc rclơtcd witlì the
' • / ( s p c c d m nảem
Mã so: Q T 98-07

b/ Cliù (rì clc t à i : PTS Vương Đạo Vy
c/ C á n bộ phối hợp :
Sinh viên Vũ Q uốc Chung K40. CNĐT-VT
Sinh viên N gu y ễ n Việt Anh K40, CNTT
Sinh viên Mai Thị Hiền K40, CNTT
Sinh viên N gu y ễ n Thị Thu K41, CNĐT-VT
(1/ ỈN'lục ỉ ỈC11 và nội díMig nghicn cưu:
Là m sáng tỏ kết cấu phần cứng giữa modciĩi với máy tính PC và chỉ ra
các thủ tục phần m ề m truyổn dữ liệu trong truyồn thông tốc độ cao qua m ạ n g
điện thoại.
Để thực hiện được m ục tiêu trên, Inrớc hết cần:
1. Lý Ihuycl
+ Chỉ ra nhữnỊỊ giới hạn vổ khả năng truyổn dữ liệu bằn g (iưừng điện
thoại cô n g cộng.
+ Lý giải về khá năng truyền tốc độ tối đa Irôn cổng C O M c ủa các m á y
PC cũ.
+ Giải thích nguyên lý diều khiển truyền dữ liệu trôn các c ổng C O M
của các PC th ế hộ mới.
+ L ý giải vc truyền lliỏng tốc dộ cao liên quan đến mã hoá và ncn d ữ
liệu.
2. T h ự c n g h i ệ m
+ M o d c m tốc độ 33.600 bps và những thông số cơ bàn
+ Cai đặt phán cứng với PC

2


+ Các thử nghiệm truyền dữ liệu
c. C á c kct q u ả (lạt ílược.
+ Chi ra giới hạn khá nàng truyền dữ liệu cua m ạ n g diện llioại cơng

cịng là 2400 bps (khi trun 2 chiểu khổng dỏng lliời - Mair cluplcx) và 1200
bps (khi truyền 2 chiều dồng thời - Full duplcx).
+ Chứng minh khả năng trao dổi dữ liệu cực đại giữa M o đ c m và máy
tính PC cũ (vi mạch diếu kliiổn U A R T 8250 và 16450) ở giới hạn 96 00 bps.
+ Bằng các cứ liệu kho a học mới cập nhật, giải thích tốc độ truyền dữ
liệu cao giữa M o d c m và m áy tính PC thế hộ mới (vi m ạch 16550 A diều khiển
t ổ n g này).
+ Chỉ ra rằng để nâng cao tốc độ truyền dữ liệu của Moclcm trcn dường
diện (hoại c ơng cộng, ngồi việc cài thiện phÀn cứng trơn PC đổ giao liếp với
Mocicm, người la cịn áp dụng các tiêu c huẩn m ã hố tín hiệu (như v , 3 2 bis,
V.34) và những thủ lục nén tín hiệu tối ưu (như MN P 5 két hợp với v .4 2b is ).
4- Cách cài dặt phần cứng và phẩn m ề m m o d e m tốc độ cao loại
Rockwcll 336 A C F và những chủ đề cần giải quyết trong cài dạt khi gặp xung
dột vé ngái và xun g dột địa chi. Các phép thử m o d e m , thử kếl nối và llùr
(lường kết nối, thừ m o d e m ở xa.
d. T ì n h h ì n h k i n h p h í c ủ a (lé tài:
+ Đ ề tài (lược cấp kinh phí là: 8.000.000(1. Việt nam, dã chi:
1

T huê khố n ch u y ên mơn

1.500.000(1

2

v ạ t liệu linh kiện

4.500.000(1

3

Hội nghị, xê min a

500.000(1

4

Dịch tài liệu

500.000(1

5

- Đ á n h má y, phôtô lài liệu

500.000(1

6

N g h iê m thu, quản lý phí

500.000(1

T ổ n g cộ n g

8.000.000(1
C h ủ (rì đc tài

NHIỆ ^ < h o a

Xác

ĐHKHTN-ĐHQGHN
PHĨ HIỆU TRUỏKiĩ

PGS.ĨS

er,( Tĩ. ỈVqLi" iVỹct

lo


2/ S U M M A R Y
a /

S u

b

ị c c t :

"

S tu d in g ỉiiain topics o f the da ta transfer,

ivkich ctre reỉatcd w ith the higỉi speed m odem

"

b/ Lcaclcr: Dr. V uon g Fao Vy

c/ Participants:
-

Studcnt

Vu

Quoc

Ch ung,

K40,

dc partmcnt

of

Electronic

-

Tc lc co nim un ic a tio n Te ch nol og y
- Stucicnl Ng uycn Viet A n h K40, K40, dep ar tmcn t of Iníor mat ion
Te ch nol ogy
- Stuclcnl

Mai

Thị

Hicn

K40,

K40,

dcp artmcnt o f

In fo rm aú on

Tec hno log y
-

Studcnt

Nguyen

Tlii

Thu,

K41,

dcpartment

of

Electronic

-

T cl c co m m u n ic a li o n T e c hn olo gy
d/ A im and contcnts:
+ M o d c m is tho most popular dcvicc of llic c o m m un ìc al io n Ihrough Ihc
rcgular tclcphonc linc. The ratc of the transmission depcnds on alot of things,
bul the main is on the tr an sí er physical m c diu m .

In practicc, howcvcr, the

rcgular telcphone linc is not changc, but Ihe rale is bit conti nuo us ly increased
day aítcr day: from 300 bps to 2400bps, tlicn 480 0bps ... and recently up to
33600bps, 56000bps.
W h a l is ha ppe nc d in llie harchvarc conslruction of the M O D E M and PC
and the soítvvarc for Ihc data Iransmission ?.
Expl ain ing this qucstion and to makc Ihc cxp erimenl on thc liiglì spccd
m o d c m arc ihe purposc and contenl of lliis thcmc.
'Phe following stcps arc necdcd for llìis:
I . The thcory
f

Shoxving availablc limiis of the clata transmission on tlic rcgutar

tclcphonc linc.
+ C o m p re h c n d i n g llic ability of Ihc m a x i m u m speed đala transmission
on Ihc C O M M P O R T o f old PCs


+ Ex plaining principlcs of the data Uansícr colrol on c o m m -p orl s o f tlic
ncw l’C
+ ComprchcndÌMg about high speed Communications c on cer ne d to thc

cnc-xlc m c th od c and Ilic data comprcssing.
2. Expe rim ent
+ M o d c m vvith 33 600 bps specd and il's spccirication
+ Har dwar c and softwarc installalion
+ E x p e r i c n ú n g on Ihc data transmission
c. O bta inc d rcsulls:
+ Provcing and co nc lu dc in g available limiis of tlic data transmission on
llic regular telcph one line is 2400 baud (on Half đuplex m o d e ) and 1200 baud
on Full duplcx mode). Pioveing Ihc ability of Ihe m a x i m u m specd data
trans mis sio n on the C O M M P O R T o f old PCs and it*s U A R T 16450 is 9600
bps
+ By ncw technology materials proveing thc abilily o f thc m a x im u m
spcccl data transmission on tlic C O M M P O R T of new PCs and il's M odem .
+ Showing that to increas llic data transfcr spccd on the regular
lcỉcphone linc, beside ha rdw arc interfacc, it is ne edcd to c o m b in e modulation
protocols (sush as v.32bis, V.34) with oplimal c om prc ssi ng protocls (sush as

MNP5 plus v.42bis)
+ Mardwarc and softwarc inslallalion for high spced m o d c m Rockwcll
336 A C F and s o m c pro blcmcs, those are nccdcd

to rcsolvc w he n inlerrupts

and atỉdrcsses wcrc conflicted.
(1. Expenscs:
Collccting: 8.000.000 V N D
Spcnding: 8.0 00 .0 00 V N D
L e a d e r o f pro jec t

A f fin m n g o f D e p a rtm e n t

V n o n g D ao V y
A ffirm ing o f U nivcrsity

5


P H IẾ U Đ À N G KÝ

KẾT QUẢ NGHIÊN c ú u KH- CN
T ê n đ ể tà i: Nhiê n cứu nh ững chứ đề liên quan đến truyền dữ liệu q ua m o d e m
tốc độ cao.
M a sỏ:
0 9 8 - 0 7 ________________________________________
C o q u a n c h ủ t r ì đ ể tà i: Trường Đ H K H T N - Đ H Q G H N
Đ ị a ch ỉ
: 3 3 4 - N g u y ễ n Trãi, Than h X u â n Hà nội
Tel:
C ơ qu an q u ả n lý đè tài:
Địa chi:
Tel:
_ _ _ _ _ __________________________________
T ổ n g kinh phí thực chi: 8. 000 X lOOOđ
T r o n g đó:
- T ừ n gâ n sách n h à nước:
- Kinh phí c ủ a Trường: 8.000 X lOOOđ
- Vay tín dụng:
- V ố n tự có:
- Thu hổi:
Thời gian ngh iên cứu: 1 n ă m (12 tháng)

Thời gian bát đầu:
Thời gian kết thúc:
T ên c ác cán bộ phối hợp ngh iên cứu:
- s / v Vũ Q u ố c C h u n g K40, C N Đ T - V T
- s/v N g u y ê n Việt A nh K40, C N T T
- s / v Mai Thi Hiền K40, C N T T
- s / v Ng uy ễ n Thị Thu K 4 1, C N Đ T - V T
Sỏ đ ă n g ký đề tài:
Sỏ c hứ ng nh ận đă n g
Ngày:
ký kết q u ả nghiên cứu:

Bảo mật:
a. Phổ biến rộn g rãi:
X
b. Phổ biến hạ n chế:
c. Bảo mât:

Tóm tắt kết qua nghiên cứu:
+ L à m rõ giới hạn khả nă n g truyền d ữ liệu c ủ a m ạ n g điện thoại c ông
c ộng là 2 4 0 0 bps (khi truyề n 2 chiểu k hô ng đ ổ n g thời - H a lf duplex) và 1200
bps (khi truyền 2 chiều đồng thời - Full duplex).
+ C hứ ng m i n h k hả năng trao đổi dữ liệu cực đại giữa M o d e m và m á y
tính PC cũ (vi m ạ c h điều khiển U A R T 8250 và 16450) ở giới hạn 9600 bps.
+ Bằng các c ứ liệu kh o a học mới cập nhật, giải thích tốc độ truyền dữ
liệu cao giữa M o d e m và m á y tính PC th ế hệ mới (vi m ạ c h 16550 A điều khiển

6

c ổng này).
+ Chi ra rằng đê nâng cao tốc độ truyền dữ liệu củ a M o d e m trên đường
diện thoại c ơn g cộng, ngồi việc cải thiện phần cứng trên PC để giao tiếp với
M ođem . người ta còn áp d ụ n g các tiêu c hu ẩn m ã hố tín hiệu (n hư V.32 bis,
V.34) và nh ững thủ tục nén tín hiệu tối ưu (n h ư MNP 5 kết hợp với v.42bis).
+ C ác h cài đặt phần cứng và phần m ề m m o d e m tốc độ cao loại
Rockvvell 336 A C F và nh ững chù đề cần giải quyế t trong cài đặt khi gặp xung
đột vé ngất và x u n g đột địa chí. Các ph ép th ử m o d e m , th ử kết nối và thử
đường kết nối, thử m o d e m ở xa.
+ C ó 4 sinh viên tham gia đề tài và đẫ háo vệ kh o á luận tốt ngh iệ p ĐH
đạt kết q uả giỏi.

Kiến nghị vê quy mô và đói tượng áp dụng nghiên cứu:
1•Ạ 11

+ Bổ sung một s ố vấn đề đã nghiên cứu vào giáo trình “ m ạ n g truyền dữ

liệu .
+ T ạ o m ột bài thực tập về cài đặt m o d e m và ki ể m tra kết nối.
K iến nghị các nghiên cứu tiếp theo hướng này:
+ T ổ n g q u a n và phát triển các phần m ề m m ô p h ỏ n g thiết bị đầu cuối
+ Các phần m ề m truyền nhậ n số liệu tốc độ cao, th ôn g mi nh trên các

hệ điều h àn h kh á c nhau.
+ Phá t triển hướng c ôn g nghệ m o d e m cap và m o d e m sô.
Chủ nhiệm để
tài
Họ và tên

Thủ trường cơ

quan chủ trì để
tài

Chủ tịch hội
dồng đánh giá
chính thức

Vương Đạo Vy

A iú

Njuj
Học hàm, học
vị

Ký tên

Giảng viên
chính
TS

6 ỉ T ỈW
sA

OM

ỊỊ ~ ỉ

y

Đóng dấu

7

ú

Thủ trường cơ
quan quản lý đề
tài

TauVvị


TSKII


M ự c LỤC
T rang
T ó m tát

1

I/

M ờ đầu

10

I ỉ/

Nội dung

11

I/ Trtiyén

(lữ

liệu trôn đ ư ờng diện thoại

11

a / Đ ộ rộn g b ăn g

11

b/ G iớ i hạn N y q u is t

12

c / G iớ i hạn S han non

12

\

2 / T ố c d ộ g ia o d iệ n

3/

13

a/ D T E - D C E và Ư A R T the hộ cù

13

b / D T E - D C E và U A R T t h í hộ m ới

14

c / C ơ c h ế hoạt đ ộ n g cù a U A R T th ế hộ m ới

14

N é n d ữ liệu

17

a/ M N P5

17

b/ v.42bis

19

T h ủ tục đ ié u c h ế và lố c đ ộ kết nồi

20

4/

D iề u k h iể n d ò n g truyẻn

22

5/

a / Đ ié u k h iể n c ứ n g

22

b / Đ ié u k h iể n m é m
6/

23

Cài đạt M O D E M v à n hững chù đ é ỉiCn quan

23

a / Kết nối p hần c ứ n g

23

b / Cài đạt th ô n g s ố thâm nlìẠp m ạ n g

25

c / Cài đạt M O D E M

25

d / T liiế t lập lliu ộ c tính kết nồi

26

c / C á c p hư ơn g pháp k iểm tra kết nối

26

III/

Kết luận

28

IV /

Tài liệu tham k h ả o

29

V/

Phụ lục

30

8


"NGHIÊN cúu NHƯNG CHỦ ĐÉ LIÊN QUAN ĐẾN
TRUYẾN DỬ LIỆU QUA MODEM Tốc DỘ CAO "
"S tud ing m.ain topics o f the cỉata transfer,

iv h ic h

r c la t e d Iư ith th e h i g h s p e e d m o d e m ”
( D ề tài cấp Đ ại học Q uố c gia, m ã sô Q T 9 8 - 07)

9

are


I. M Ở Đ Ầ U
M o d e m là thiết bị DCE phổ biến nhất trong truyền th ông q ua mạ ng
điện thoại c ông c ộng (hình I ). Tốc độ truyền dữ liệu được x e m xét như sau:
-

Tốc độ giao diện cục bộ (local Interíace Speed), (hoặc cịn gọi
C o m p u te r Rate, Serial port Speed, M o d e m - to - Computer Speed,
DTE Speed).

-

Tốc độ kết nối (Conne cti on speed), (hoặc các tên gọi khác: Line
Speed. DC E Speed, M o d e m - to - m o d e m Speed)

-

Tốc độ giao diện ở xa ( R e m o te Interíace Speed)

Tốc độ kết nối và tốc độ giao diện có độ lớn khác nhau.
Tốc độ kết nối phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó mơi trường vật lý
tru yề n tín hiệu (đường truyền) là quyế t định. Tuy vậy trên thực tế hệ thống
đư ờ n g truyề n điện thoại kh ông thay đổi nhưng tốc độ truyền dữ liệu ngày một
được n â n g cao: từ 30 0 bps lên 1200 hps lên 2400 bps lên 4 8 0 0 bps

V. V.

gần

đâ y đã đạt đến 33 600 hps và nay là 56 00 0 bps. Vậy cái gì đ ã xẩy ra trone kết

Hình 1: Tr u yề n dữ liệu qua đường điện thoại cô n g c ộng

10


cấu pln cứng (giữa má y tính PC với M O D E M ) và thù tục phần mẻrn truyền
(!ữ liệu ? Làm s áng tị, hộ (hống hố, x.ìu chuỗi trên cơ sờ khoa học những chủ
(1c nêu (rên là m ục liêu và nội dung nghiôn cứu của đẻ tài này.

II. NỘI D U N G
1/ T r u y c n d ữ liệu ( r ê n d ư ờ n g điệ n th o ạ i c ó n g cộ n g
a/ Độ rộng băng
Tốc dộ truyền dược do bằng s ố bit trên giây (bps) mà thiết bị có thể

\truyền hoặc nhân.
Tốc độ d ữ liệu của một liên kết phụ thuộc vào loại mã dược dùng,
kh oả ng thời gian của tín hiệu, giá trị điện áp dược sử d ụ n g và tính chất vật lý
của mơi trường truyền. Trong sơ đó mơi trường có ảnh hưởng lớn nhất.
Tăng tốc độ sóng m a n g có thể tăng tốc độ truyền d ữ liệu. Việc tăng tốc
độ dữ liệu có nghĩa là tăng s ố thay đổi tín hiệu điện trcn một đơn vị thời gian,
nhưng mỗi dường tru vồn có một giới hạn xác định đối với số lliay đổi như vậy.
Nói cách khác do tính chất diện cùa mình, mỗi dường truyền chi có thổ truyẻn
đến nơi nhận một giới hạn nhất định các thay dổi tín hiệu trong một giủy. Nlnr
vậy mỏi đường truyền có giới hạn trên và giới hạn dưới về tần s ố tín hiệu đi
qua nó. Kh oả ng giới hạn đó gọi là độ rộng băng (Đandvvith) của dường truyền.
Các dường dây điện Ihoại có thổ truyền lốt tần s ố từ 300 Hz - 3300 Hz
và như vậy độ rộng bă ng của nó là 3000Hz. Tồn bộ dải này (lược sử dụng để
U uycn giọ ng nói. Truyền dữ liệu ycu cẩu độ chính xác cao hơn, do vậy ở vùng

2 4 0 0 1 1/. for data
3 0 0 0 H z for v o ic c

ỉlình 2: Độ rộng băng cùa đường diện thoại khi Iruycn dữ liệu


giới hạn dầu và cuối cùa (lải tần này không (lược dùng đổ truyền (lữ liệu.
Đối với dường điện thoại thông thường liiỌn nay, đ ộ rộng băng dể
truyền d ữ liệu là 2.400 Hz lính lừ 60 0 I I / - 3000 I I / (hình 2). Cac Moclcm
dược tliiốt k ế dcu dựa trơn cơ sở tính toán độ rộng băng này.
b/ Cỉiổi h ạ n N y q u i s l :
T ừ n ă m 1924 Nyquist dã nghiên cứu chù đồ truyẻn dữ liộu dối với kốnỉi
Huyền k h ơ n g có tạp nhiễu. T he o lý thuyết Nyquist một tín liiộu truyổn qua
m ạ c h lọc có độ rộ ng bàng II, sẽ dược hồi phục hoàn loàn nếu thực hiện 2H lán
lấy m ẫ u lín hiệu này.

N ế u tín hiệu dược m ã bằng V mức , tốc độ dữ liệu cực đại licn qu an đến
độ rộ n g hă n g H của dường truyền là:
2 H l o g 2 Vbps
Đối với dường diện thoại, khi mã tín hiệu một bil, tốc độ sẽ là 2x3000x

iog2 2 = 6000hps.
c/ G ió i hạn S h a n n o n
L ý thuyết này cho biết giới hạn tốc độ cực đại c ù a kơnh truyền khi tính
đến tạp nhiễu. Khi kênh truyẻn với độ rộng bă ng II có tạp nhiỗu với tỉ sơ' S/N
thì lốc đ ộ Iruyền cực (lại sẽ là:

ỉ

Hlogj(l+S/N)
S/N là ti s ố c ơng suất tín hiộu với c ổng suất tạp nhiều. R õ ràng giới hạn
Sha nnon k h ơ n g có mối liên qua n với phương pháp mã tín hiộu như giới hạn
Nyquist.
Tlií dụ dường diện Ihoại có giá trị S/N diển lùnlì là 30db. N hư vậy tốc
dộ d ữ liệu cực dại cùa I1Ó là: ỉ i l o g 2( 1+S/N) = 3000. Iog2(l + 1000) « 30.000bps
(Vì S/N =30d b; Idb = 101og,„ (S/N)

-> (S/N) = 10 ^ (l,h):in = 101 =

1000 ).
T ó m lại:
T h e o Ny quist tốc dộ dữ liệu trôn dường diện thoại có thổ đạt:
R = 2 I I l o g 2V, nếu v = 2 6 (điều c h ế 6 4 Q A M ) ta cổ:

R = 2x2400x6 = 28.800bps
N ế u V = 2 12 (điều c h ế 4 0 9 6 Q A M ) la có:

R = 2 x 2 4 0 0 x l 2 = 57.600bps

12


Tuy

n h iê n

giới hạn Shannon clio thấy với kênh

C (j

tạp nhiễu, tốc độ

Imyồn Ircn (lường (liện thoại Iruyền lliống không vượi quá 30.000bps.
2! r ố c (lo ụiiio (liéii
Việc điéu khiên tốc độ truyền và nhận dữ liệu giữa m á y tính (D T E ) và
motlcm (DCE), gọi là tốc độ giao diện, được giao cho vi m ạ c h U A R T
(Univcrsal sy nc hr on ous Reccivcr iransmittcr) trong m á y tính.
a/ D TE - D C E và U A R T Ilìế hộ cũ.
Các m á y tỉnh tliế hệ cũ sử d ụ n g Ư A R T loại 825 0 (hoặc 16450). Do cấu
lạo của vi m ạch này, tốc độ giao diện giữa m áy tính và motlcm bị giới hạn ở
9600bp.s. Để nâng cao tốc độ giao diện, hiện nay trong các m á y tính đều sử
dụng Ư A R T loại 16550. Với những U A R T này lốc độ giao diện đạt đến
115.200bps.
Sự khá c nhau vé câu tạo giữa hai loại Ư A R T thổ hiện ở số các thanh ghi
dặm iruyén và nhận trong chúng. Ư A R T 16450 chỉ có một bytc đ ệ m nhận và
một bytc độm truyền, trong khi dó Ư A R T 16550 có clến 16 byte độ m nhận và
16 bytc (lộm truyền.

DO tz
01 q

1

1)2 c
1)3 C
IM tz
D5C

no c

D7 c
RCI K c
RDC
TD c
csoc
G S1C
CS2C
BÁÚDÕUT tz
XIN c
XOUT c
VVR c
vvri c
v s s tz

20

'

J

.10 □ VDD
□ m
Z3 DCD
ZD DSR
ZDCTS
Z3 MR
IDỎUT1
□ ĐỸR
16550 Z5RTẽ
D Ơ Ư T2
UART
□ INTR
_J RXRDY
□ AO
ZJ A1
□ A2
□ Ãõs
□ f x >r>Y
Z )D t
□ RD
21 Im RD

DOC
D1 ỊZ

D2 tz
D3 [=

D4 ỊZ
D 5 ỊZ
DO c
D 7C
RCI K c

ROẸ
TD ỊZ

csoc
C S 1 ỊI
_____ C S 2 EI

BẢUÙỒŨTCI
X IN C
XOUT Ẹ
WR ỊZ

WR \z
vss c

UVDD

u m
-J[)cp
DDSR
_J CTS
MR
DÕŨTĨ

5 ơTR

u

ZỊO ĨJT2
ZỊIN TR
□ NC
□ AO
ZỊA 1

ZỊẠ2_
□ ADS

□ csour
□ DDIS
-JR D
=]R D

Hình 2: Phân b ố các lối ra của Ư A R T 16450 và U A R T 16550
Tr o n g trường hợp có một bylc độm cho truyền và nhận dữ liệu, tốc độ

giao (liộn không thể cao (lược. Lý do như sau:

13


Micr oso li qu y định cho DOS k hôn g kco dài quá I m g y (10 1 gy) cho
mỏi lấn nliẠn ngắt từ c ổng C O M [ I ]. Tốc độ 9.600 bps ứng với mỗi kí tự một
mi li giây (9 .60 0 bps m à mỗi kí lự có kho ản g 10 bit vậy có chừng 1000 kí lự
trong m ộ t giây). Rõ ràn g Ư A R T có một bylc đệm là dù cho tốc (tộ này trong

mổi trường DOS. ở tốc độ cao hơn, đệm nhận kí lự mới trong khi kí lự cũ
Irong đệ m chưa được lấy di và như th ế kí lự cũ sẽ bị mất (vì bị ghi dè lên),
i liộn lượng dó gọi là lỗi Iràn.
b/ D T E - D C E và U A R T thố hệ mới
U A R T 16550 có 16 bytc đệm cho phcp nhận nhiều kí tự trước khi có
địch vụ ngất. Tốc độ nhị' đó tăng lừ 9600 bps lên 115.200 bps và cao hơn khi
lliừi gian ngắt kco dài m ộ t mili giây. Ngồi ra nh ờ có đệm m à thời gian phục
vu ngắt g i ả m còn 8 đến 12% so với trước [1], m áy tính có nhiều thời gian cho
các c ô n g việc khác hơn.
C ấ u tạo của Ư A R T 16550 tương tự U A R T 8250, ng hĩ a là cũ n g có các
thanh ghi n h ư trong Ư A R T 8250. Địa chỉ vật lý các thanh ghi trong bằ ng dịch
c h u y ể n (offsct) của ch ú n g c ộng với địa chỉ cơ sờ của Ư ART . Thí dụ thanh ghi
diều khiển dườ ng truyền L C R có địa chỉ offset là 3 (0 11) sẽ có địa chỉ vật lý là
3P8 + 3 = 3FB trcn C O M 1 ( hoặc 2F8 + 3 = 2FB trên C O M 2 ) . Khi biết địa chỉ
vật lý các thanh ghi, có thổ thâm nhập ch úng dể lẠp trình thiết lập tốc độ theo
V m uố n.
c / C ơ c h ế hoạt dộ ng của Ư A R T th ế hộ mới
Chi ti Ốt về hoại d ộ n g của các thanh ghi và c h ế độ làm việc c ho những
U A R T này được miêu tả ờ phần phụ lục A
Do có sơ bytc truyền và nhận dữ liệu khác nhau nên tổ chức làm việc
cùa U A R T 16550 khác Ư A R T 16450. U A R T 16550 lổ chức truyền và nhận
dữ liệu ihco c h ế độ FI FO (First In First Out) bộ nh ớ đệm. M u ố n điều khiển
d ò n g tru yé n và nhận dữ liệu trong đ ệ m có hiệu quà, ch ươn g trình phủi thiết
lập m ứ c bắt dầu ngắt FI FO (F IFO Intcrrupt Iriggcr conlrol), mức bắt đầu diều
khiển d ò n g FI F O nhậ n (Receive F I F O Flow Control Tr ig gcr L e v e l s ) .
Để thiết lập các mức này , phải thâm n h ậ p địa chỉ vật lý thanh ghi
điểu khiể n FI FO (F CR - FI F O Conlrol Registcr, có offsel là 02 H ) và gán cho
thanh ghi này những giá trị phù hợp tương ứng với các bit nlur sau:
- bit 0 :
0 - k h ô n g cho phép truyền và nhận FIFO

14


I - cho plicp truyền và nhận FIFO. Bil này phải dược phcp trước khi lập
mứ c bắt dầu nhân.
F C R - T ha n h íịIù diêu khiển F ìF O :

c h u y ể n lừ m o d c 0 s a n g m o d e 1

- bit 1:
0 - k hô ng thay đổi
1 - xoá nội dung FI F O nhận, đạt nội dung đế m 0 ( thanh ghi dịch nhận
khơng bị xố hoặc k h ơ n g bị thay đổi). Bit này sẽ trở vé 0 sau khi xố FIFO.
- bil 2:

0 - k h ơ n g thay đổi
1 - xoá nội d u n g FI FO truyền, đặt nội (lung đ ế m bằng 0 (thanh ghi dịch
Iruycn kh ơng bị xố hoặc bị thay đổi). Bit này sẽ trở về 0 sau khi xoá FIFO.
- bít 3:
0 - k h ơ n g thay dổi
1 - Tr ạng thái ở R x R D Y và T x R D Y bị thay đổi từ m o d e 0 đến m o d e 1
- bit 4, 5: k hô ng dử dụng
- bit 6, 7: được dùng đổ lẠp mức bắt đầu ngái FI FO

15

nhận.

Th í dụ: Nếu bit 7 = 1 , bil 6 = 0 tương ứng với mức bál đáu ngắt là 8
bytc. Điếu này có nghĩa là khi có 8 bytc dữ liệu Irong FIFO nhận, trong thanh
ghi định danh ngắt 11R sẽ thiết lập yêu cẩu ngắt cho phép nhận dữ liệu (các bit
tương ứng cùa IIR sẽ (lược lập là: bit 1 = 0; bil 2 = 1 ) .
Các m o d e truyền và nhân cùa 16550:
* Tru yề n Modo 0: khi bit 0 = 0 thì 1C550 giơng 16450
khi bit 0 = 1 và bit 3 = 1 là mode FIFO. T h a n h ghi
giữ t ru yề n (THR) hoặc FIFO truyề n rỗng thì Tx RDY
ở mức thê thấp.
Mỗi lần có ký lự dược tải vào th a n h ghi giữ truyền
thì T X RDY lại chuyển lên mức thơ cao (khơng tích
cực).
* N hậ n Mođe 0;
Nếu D0 (FCR) = 0 thì 16550 giống 16450; Khi Dn =
D3 (FCR) = 0 thì 16550 ở trong mode FỈFO. Khi Ilx
RDY xuống mức thê th ấp có ít n h ấ t một ký tự trong
cỉộm n h ậ n FIFO. Khi R X RDY ỏ mức t h ế cao thì
khơng có ký tự nào trong thiết bị nhận.
* T r uy ền mođe 1: Khi FCR có D0 = 0, D3 = 1, 16550 Irong mode FỈFO.
Nêu FIFO truyề n dầy thì T X DRY mức cao (khơng
tích cực). Nếu 1 hoặc, một sơ vị trí KIFO tru yề n rỗng
thì TxRDY xuống mức thấp.
* N h ậ n mode 1:

Khi FCR có D0 = 0, D3 = 1, 16550 trong FIFO modo.

Khi dạ t đôn mức Trigơ và thịi gian nghỉ thì R X RDY ở mức t h ấ p . Khi trong
FIFO n hạ n khơng có ký tự thì nó chuyển lên mức cao.
T ó m lại:
Với Ư A R T

16550, lốc độ D T E và DC E dạt giá trị cực đai là

1 l c ?00bps. Tại D C E dữ liệu này dược nén theo những thuậl toán I1CI1 khác
nhau. Nêu nén dữ liệu dạt hiệu quà 4:1 thì tốc độ (lữ liệu giữa các D C E chì
cịn 28.800bps. Một số hãng c h ế tạo m o d c m cho biết họ có những kỹ thuật
cho phép dạt tỉ lẹ nén 8:1, trong Irường hợp như thế, đổ tân d ụn g dược lốc độ

16


giữa các D C E phải sở dụng U A R T loại khác như 16C650 cho phép truyền
nlựm giữa D T E và D C E ờ tốc độ cực dại 230.40 0bps [ I ].
3/ Nén d ữ liệu
T ố c (lộ kết nối còn được gọi là tốc dọ giữa modcrn
(m ot lc m - to - m o d c m

với mocỉem

Spced), nó nhận các giá trị 300bps, 1200 bps, 2400

bps ... , 2 88 00 bps, 33 000 bps, 5 7 60 0 bps, .... Nó cũng là lốc độ của dường
liên kết (Linc Spccd). Có mâ u thuẫn với những gì dã Irình bày ử phẩn 1 của
háo cáo này?
Đổ có dược các tốc độ cao người ta sử dụng thủ tục ncn (lữ liệu và các
c h u ẩ n diều chế.
N é n dữ liệu có hai chuẩn tiơu biểu: M NP 5 và v .4 2 b is . Một số m o đ c m
sử d ụ n g thủ tục nón dữ liộu riơng, độc quyề n củ a hãng c h ế lạo. T h ô n g thường
nén dữ liệu phải kết hợp với sửa lỗi, trong khi dó sửa lỗi kh ống bắl buộc phải
đi cù n g ncn dữ liệu. M N P 5 đòi hỏi đi cùng M N P 4 đổ sửa lỗi, V.42 bis cần có

V .4 2 dể sửa lỗi.
a/ C huẩn MNP5:
C h u ẩ n M N P 5 cho phép nén ở tỉ lệ 2:1, điều này dẫn liến thông lượng
đ ườ ng licn kết tăng lên gấp dôi. M ột mociem 240 0bp s sử d ụ n g M NP 5 nén dữ
liệu c h o tốc độ Uuyền đến 480 ký lự trong một giAy, m o d e m ở tốc đ ộ dó gọi
là m o d e m 4800bps.
M N P 5 có hai d ạn g Ihao lác khác nhau:
- M ã I'in s ố tương thích
- Mã dộ dài chạy
K N P 5 sử đụng m ã tần số tương thích (AFE: Adaplive ừ c q u c n c y
En co de ) và c h u y ể n sang m ã độ dài chạy (RLE: Run Length Encod e) nếu xuất
hiện nhiề u hơn ba lần liên tiếp kí tự trong chuỗi. M o d e m thường trực theo dõi
sự X'1ÍÚ hiện c ủa các kí tự. T h ô n g tin này dược sử d ụn g (Ic ấn c1Ịnh mã từ ngắn
n h ấ t ' c h o những kí tư xuất hiện nhiều nhất. Thí dụ m o d c m
nhận chuỗi byte
sau:
AARTUEIODADAEAAPEERIAEAA
Hiển nhiên rằng "A" là kí tự xuấl hiện nhiẻu nhất. Nếu lìm dược cách mã kí tự
A ngắn nhất thì rất có lợi. Cách làm như sau:
Chia m ã kí lự Ihành hai phẩn
- 3 bits liêu đồ (hcadcr).
- 1-7 bits nội du ng (body)

17


Ti êu đề cho phép lạo ra tập hợp tám mã khác nhau. Tổ hợp một và hai (lương
ứng với các hi' tiêu (16 0 00 và 001) (lược SỪ đụng dc chi lliị mộl bil nội (lung
(o nc bit body). Bằng cách đó kí tự “ A ” nói trên sẽ clirợc mã là:
000

0 (3 bit s hcadcr, 1 bit S y m b o l )

T r o n g khi kí tự hay xuất hiện nhiều tiếp tlico là E
000

NÕ

(lược mã là:

1 (3 bils hcađcr, l b i t S y m b o l )

T u ấ n lự tiêu đổ tiếp sau, 010, dược dù ng dể chí thị hai bit nội d u n g vân vân, và
la có bàng mã sau:
Tiêu dồ Nội dung
Sơ lừ mã có thổ
(1 leađcr) (Body)
( N u m b c r of possihlc Coclcvvords)
9

0 00

1 bu

00!

...1 bit
.. ...

!

2

010

\l bit

!|

4

01 1

3 bit

II

8

100

|4 bil

101

|5 bit

II

32

110
ilỏbil
......... ........Ị
__ ______Ị
111'
j|7 hit

II

64

16

128

Dỗ dàn g nhận thày có (lốn 256 từ mã, đúng bằng sơ mã cần thiết dể mã mọi kí
tự. Tuy nhiên chi một phán lư số từ mã là ngán hơn 8 bit gốc cùa từ. Do vậy
A F E không làm lợi lliậm chí cịn làm xấu di nếu số kí lự trong clniỗi bằng sô
dược phân phối. Dỏ là Irường hợp dữ liệu dã dược nén (các ĩile ZIPpccl , hoặc
GIF ảnh).

18


.Vã độ (!ài c h ạ y ( RLii: R un lcnglli cncociing)
R L E là p h ư ơ n g ph áp nén d ữ liệu rất dơn giản. Nó dựa trên cư sờ có nhiều ký
N ệ u đơn licn licp tron g chu ỗi d ữ liệu g iô ng nhau.

R L E kiểm tra chuỗi và

chèn vào m ột kí lự đặ c biộl mỗi khi tìm thấy có hơn hai kí hiộu vào giống
nl.au.

Kí tự đặc biệt n à y báo c ho giải m ã chèn n lán kí tự phía sau vào chuỗi

clừ ỈIỘU Ihu dược. Th í dụ:
InpiH

Clock

Cođcr
Olllpul

Dccođer
Ou tp ut

1

/V

2

B

A

3

c

B

A

4

c

i

B

5

c

i

i

6

c

i

i

7

c

i

i

8

D

%5C

i

9

E

D

%5C

10

i

E

D

1í

i

i

E

T r o n g thí dụ này có 9 kí tự vào giải m ã nh ưng chỉ có 7 kí tự đi ra. Tại
nơi nh ậ n khi thây % 5 C nó hiểu phải chèn 5 ký lự

c

liên liếp vào chuỗi d ữ liệu

thu được.
R L E rất dỗ

th ự c

hiện b ằ n g ch ư ơ n g trình và bằ ng phẩn cứng. Nó có tốc độ rất

nhanh và lất dẻ ih ẩ m Ira lại, tuy nhiơn khả năng nén của nó bị hạn chế.
b/ v.421)is
19


N hữn g m o d c m lốc độ cao dược hồ trợ hởi các chuẩn nén v . 4 2 b i s và
M NP 5. Tỷ lô nén cực (lại của v . 4 2 b i s là 4:1. Nhò' SỪ dụ ng clniẩn nén clữ liệu

v.42i)i.s, một hãng chc tạo m o d c m V.32 nói lằng m o dc m 9600 hps của họ cho
thông lượng 38.400bps.
Khi sử dụ ng v . 4 2 b i s một m o d c m

lốc độ 9600 baucl có thổ truyền dữ

liệu 38.400bps, và moclem tốc độ 14.400baud Iruyén dừ liệu 57.600bps.
Chuẩn V.42: - Các mẫ u lặp lại 32-bit dược thay b ằn g mã 1 1-bil, các mã
được nhớ vao một chip trên m o d c m , ti lệ nén đạt 2.5:1. Khi lăng sỏ bit trong
mẫu lên (đến mức 256 bits) hoặc lăng không gian đệm trong cliip (dế nhớ
được nhiều m ẫ u /m ã hơn) sẽ thu dược li lệ ncn 4:1
4/ T h ù tụ c (liều c h ế ( M o đ u l a t i o n P r o t o c o l s ) và tốc t!ộ kết noi.
M o d c m có chức năng biến dổi tín hiệu số dược phát bởi m á y tínlì thành
tín hiệu điộn lương tự có thổ truyền qua đường diện thoại và biến đổi dạng tín
hiệu tương tự truyền tới thành tương đương số của nó. Kỹ thuật (lược áp (lụng
đổ mã hóa các bít số thành tín hiệu tương tự gọi là thủ lục điều chê. Mỗi thủ
tục điểu c h ế quy định phương pháp m ã lioá và tốc độ truyền dữ liệu của riêng
mình. Mỗi moclem hỗ trợ nhiều phương pháp điéu chế.
Tốc độ Ihô (dữ liệu chưa được ncn) của m o d c m do (hù tục (liều c hế
q u y ế t (lịnh. Các m o đ c m tốc độ cao là những m o d c m có thù tục diều chc dạt
tốc độ thỏ 96 00 bps và cao hơn.
Trước lìốl cần nói vc tốc độ cliồu chê hay cịn gọi là Bautl rale. Đ â y là
lốc độ thay dổi giá trị cùa tín hiệu (lốc độ chuy ển mức thê).
Các phương pháp mã qu y định lượng Ihông tin m a n g trong một baud.
Th í dụ có thổ mã hai bil thơng tin (rên một baud. Muốn vây cÀn sử dụng bốn
niửc thố: -10, -5, +5, +1 0 đổ thể hiện 0, 1, 2, 3 lương ứng.
Nếu ta có baud rale là b bil/giây (già sử chi có mộl bil dữ liệu) thì với 8
bil dữ liệu tần s ố cơ bàn là F= b/8 IIz. Nếu dường diện thoại có (lộ rộngbăng
là 3 K hz thì s ố các hài (harmonics) cao nhất truyền qua là 3000/F=24.000/b.
Nêu truyền ờ tán số 1200baud thì tẩn s ố cơ bàn là 1200/8= 150Hz. Các

hài cao nhất Iruycn qua là 24 00 0:b = 24000: 1200 = 20. Đó là 20 số hạng đầu
của chuồi Pourici. Đường truyền sẽ cát cụi những hài tương ứng với các số
hạng dược đánh số cao hơn. ơ tốc độ 9600 baud chỉ có hài thứ nhất và hài thứ

20