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輸出3作業(yè)？簡述如何利用一個8位DAC輸出一個幅度為±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、差錯控制技術(shù)（1）處理差錯的基本策略（2）常用檢錯碼概念、計(jì)算

（奇偶校驗(yàn)、CRC校驗(yàn)）六、通信接口技術(shù)7主要知識點(diǎn)匯總5、模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制6、時分多路復(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

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)生的信息信號經(jīng)過編碼，轉(zhuǎn)換為便于傳送的信號形式，送往傳輸介質(zhì)接收設(shè)備：從帶有干擾的信號中進(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，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）傳輸數(shù)據(jù)的信道二、信道通信接口技術(shù)8模擬信號和數(shù)字信號模擬信號：時間上連續(xù)，幅值隨時間連續(xù)變化的物理量數(shù)字信號：時間和幅值都是不連續(xù)的，即量化后的離散時間信號tta)模擬信號b)數(shù)字信號通信接口技術(shù)9與信道相關(guān)的幾個概念信道帶寬：信道可以不失真地傳輸信號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－>容量大差錯率/誤碼率：由于噪聲的影響和信道帶寬的限制，信號傳輸出錯比特與總比特的比值誤碼率與信號傳輸速率或傳輸距離成正比與信道相關(guān)的幾個概念通信接口技術(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（調(diào)制信號）去改變高頻振蕩信號（載波）參數(shù)的波形變換過程；經(jīng)過調(diào)制的信號稱為已調(diào)信號解調(diào)——從攜帶信息的已調(diào)信號中恢復(fù)調(diào)制信號的過程調(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)制信號去改變載波的某一個或幾個參數(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）用兩個調(diào)制信號對頻率相同、相位正交的兩個載波進(jìn)行調(diào)幅，然后將已調(diào)信號加在一起進(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)將多個信號組合在一條物理信道上傳輸通信接口技術(shù)時分多路復(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)時分多路復(fù)用技術(shù)通信接口技術(shù)TDM：將傳輸時間劃分為多個時間片，每個時間片傳輸一路信號，使不同的信號在不同的時間內(nèi)傳送FDM：傳輸介質(zhì)的帶寬劃分為若干個不重疊、相互隔離的窄頻帶，每一路信號占用一個窄頻帶1923典型應(yīng)用WDM：傳輸光信號，按光的波長區(qū)分信號，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，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差錯控制技術(shù)一、傳輸差錯的特性通信接口技術(shù)二、差錯控制的目的

保證信息傳輸?shù)恼_性傳輸過程中的噪聲導(dǎo)致差錯不可避免

缺乏差錯處理能力的系統(tǒng)是不可用的系統(tǒng)21通信接口技術(shù)檢錯碼：把如何發(fā)現(xiàn)傳輸中的錯誤，叫“檢錯”糾錯碼：發(fā)現(xiàn)錯誤后，如何消除錯誤，叫“糾錯”三、處理差錯的兩種基本策略奇/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)碼檢錯碼糾錯碼海明碼22通信接口技術(shù)檢錯碼的定義

檢錯碼=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”的個數(shù)為奇數(shù)如8位數(shù)據(jù)：0110101中1的個數(shù)為偶數(shù)，加一個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”的個數(shù)為偶數(shù)如8位數(shù)據(jù)：0110101中1的個數(shù)為偶數(shù)，加一個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’的個數(shù)為奇數(shù)時，校驗(yàn)字段取值等同于信息字段信息字段中‘1’的個數(shù)為偶數(shù)時，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)碼最常用的差錯校驗(yàn)碼CRC生成的基本原理(1)任意一個由二進(jìn)制位串組成的代碼都可以和一個系數(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)送具有檢測錯誤能力的代碼（檢錯碼）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）發(fā)送方根據(jù)反饋結(jié)果決定是否執(zhí)行重傳動作，如果接收方未正確接收，則重傳

規(guī)定時間內(nèi)，未能收到反饋結(jié)果（稱為超時）則執(zhí)行重傳動作通信接口技術(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，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)或記時器超時，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)行差錯分析，如果發(fā)現(xiàn)錯誤，立即反饋發(fā)送方接收方可對接收到的多個正確的數(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)信號傳輸時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