MODEM的工作原理

调制解调器发送、接收、控制、接口、操纵面板及电源等部分组成。数据终端设备以二进制串行信号形式提供发送的数据,经接口转换为内部逻辑电平送入发送部分,经调制电路调制成线路要求的信号向线路发送。接收部分接收来自线路的信号,经滤波、反调制、电平转换后还原成数字信号送入数字终端设备。

电话线可以使通信的双方在相距几千公里的地方相互通话,是由于在每隔一定距离都设有中继放大设备,保证话音清晰。在这些设备上若再配置Modem,则能通电话的地方就可传输数据。一般电话线路的话音带宽在300~3400Hz 范围,用它传送数字信号,其信号频率也必须在该范围。常用的调制方法有三种:频移键控(FSK)、相移键控(PSK) 、相位幅度调制(PAM)。 

Modem通常有三种工作方式:挂机方式、通话方式、联机方式

电话线未接通是挂机方式,双方通过电话进行通话是通话方式,Modem已联通,进行数据传输是联机方式。 

数模转换的调制方法也有三种:

(1)频移键控(FSK)。用特殊的音频范围来区别发送数据和接收数据。如调频ModemBell-103型发送和接收数据的二进制逻辑被指定的专用频率是:发送,信号逻辑0、频率1070Hz,信号逻辑1、频率1270Hz;接收,信号逻辑0、频率20 25Hz,信号逻辑1、频率2225Hz。

(2)相移键控(PSK)。高速的Modem常用四相制,八相制,而四相制是用四个不同的相位表示00、01、10、11四个二进制数,如调相ModemBell-212A型。该技术可以使3 00bps的Modem传送600bps的信息,因此在不提高线路调制速率仅提高信号传输速率时很有意义,但控制复杂,成本较高,八相制更复杂。

(3)相位幅度调制(PAM)。为了尽量提高传输速率,不提高调制速率,采用相位调制和幅度调制结合的方法。它可用16个不同的相位和幅度电平,使1200bps的Modem传送19200bps的数据信号。该种Modem一般用于高速同步通信中。

调制解调器通电后,通常先进入挂机方式,通过电话拨号拨通线路后进入通话方式,最后通过Modem的"握手" 过程进入联机方式。正常使用时,由使用者通过控制电话机或Modem前面板的按键、内部开关实现三种方式间的转换。

调制解调器与计算机连接是数据电路通信设备DCE(Data Circutterminating Equipment)与数据终端设备DTE(DataTerminal Equipment)之间的接口问题。DCE与DTE之间的接口是计算机网络使用上的一个重要问题。任何一个通信站总要包括DCE与DTE,因此确定一个统一的标准接口,特别是对公用数据网有重要的意义。数据终端设备DTE是产生数字信号的数据源或接收数字信号的数据宿,或者是两者的结合,像计算机终端、打印机、传真机等就是DTE。将数据终端设备DTE与模拟信道连接起来的设备就叫数据电路通信设备DCE,像Modem就是DCE。DTE与DCE之间的连接标准有CCITTV.10/X.26,与EIARS-423-A兼容,是一种半平衡电气特性接口。

普通的Modem通常都是通过RS-232C串行口信号线与计算机连接。RS-232是一种历史悠久的计算机接口标准。(RS本是RecommendStandard的缩写),它于1969年被国际组织认可。RS-232的定义包括电气特性(如电压值)、机械特性(如接头形状)及功能特性(如脚位信号)等。它允许一个发送设备连接到一个接收设备以传送资料;其原始规范的最大传输速度为20Kbps,但事实上,现在的应用早已远超过这个速度范围。RS-23 2可说是相当简单的一种通信标准,若不使用硬件流控,则最少只需利用三根信号线,便可做到全双工的传输作业。RS-2 32的电气特性是属于非平衡传输方式,抗干扰能力较弱,故传输距离较短,约为15米左右而已。 

RS-232C串行口信号分为三类:传送信号、联络信号和地线。

(1)传送信号:指TXD(发送数据信号线)和RXD(接收数据信号线)。经由TXD传送和RXD接收的信息格式为:一个传送单位(字节)由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。

(2)联络信号:指RTS、CTS、DTR、DSR、DCD和RI六个信号,各自功能为:

     RTS(请求传送),是PC向MODEM发出的联络信号。高电平表示PC机请求向MODEM传送数据。 

  CTS(清除发送),是MODEM向PC机发出的联络信号。高电平表示MODEM响应PC发出的RTS信号,且准备向远程MODEM发送数据。 

  DTR(数据终端就绪),是PC向MODEM发出的联络信号。高电屏表示PC机处于就绪状态,本地MODEM 和远程MODEM之间可以建立通信信道。若为低电屏,则强迫MODEM终止通信。   

  DSR(数据装置就绪),是MODEM向PC机发出的联络信号。它指出本地MODEM的工作状态,高电平表示 MODEM没有处于测试通话状态,可以和远程MODEM建立通道。 

  DCD(传送检测),是MODEM向PC发出的状态信号。高电平表示本地DCE接收到远程MODEM发来的载波信号。

  RI(振铃指示),是MODEM向PC发出的状态信号。高电平表示本地MODEM收到远程MODEM发来的振铃信号。 

(3)地线信号(GND):为相连的PC和MODEM提供同一电势参考点。

  56K高速Modem是1997年才开始上市的拨号高速调制解调器,它的传输速率之所以能有高于传统电话线路上33.6Kbps的极限速率,是因为它采用了完全不同于33.6K的调制解调技术,其工作原理和使用要求与33.6 K高速Modem相比也有一定的区别。 

  56K高速Modem在通信系统中应用时,用户端的模拟调制解调器与ISP局端数字式调制解调器(局端Modem)不是对等设备。其中用户端56K高速Modem的工作原理和接入方法与33.6 K高速Modem没有什么不同,仍然与电话线模拟连接,拨号上网,也仍然是用来完成数/模或模/数转换工作,所以用户在安装和使用 56K高速Modem时,没有任何新的要求可言。而ISP局端的数字Modem与普通模拟Modem就完全不同了,ISP局端Mod em是一种纯数字式调制解调器。该数字式调制解调器将ISP局端数字设备直接与公用市话网(PSTN)进行数字连接,也就是说ISP局端数字信号进入交换系统时将绕过PCM的模/数转换过程,将数字网上的数字信号经过特殊数字编码后取代调制过程,并采用与PSTN数字网中现行的256离散信号直接进入数字交换。 

  这样在整个网络系统中,除下载数据端的PCM中有数/模转换和用户端56K高速Modem中有数/模转换外,其它各处都是纯数字传输。可见,在服务端的纯数字Modem与PSTN之间就不会产生任何模/数转换噪声了。这样,若从ISP端下载信息,则仅在用户端的56K高速Modem上经过一次模/数转换,所以下载速率极高。 

  56K高速Modem工作的基本条件是: 

  ①客户端的56K高速模拟调制解器和主机端的远程接入服务器(纯数字调制解调器)必须支持相同的标准(X2或 K56Flex),最好是 V.90标准; 

  ②主机端必须是数字线路连接,即干线端通道应该是T1、或ISDN、或PRI/BRI线路; 

  ③在整个传输网中只能存在一次模/数转换,即客户端的56K高速模拟调制解器的模/数转换。

MAX232和PL2303、CH340的区别

原理:单片机的TXD、RXD是TTL电平,所以你得万变不离其宗的将其它信号转成TTL电平,只有这样给单片机下载程序才有可能成功!其中CH340、PL2303等芯片是直接将USB信号转换为TTL电平或者TTL电平转换为USB信号,而MAX232等芯片是将TTL转换为RS232信号或者将RS232信号转换为TTL.

MAX232:外围电路简单,但是占用pcb面积大,不美观

PL2303:水货多不稳定,外围电路复杂,成本低

CH340:稳定,外围电路简单,成本相对高

计算机和MCU通信的方法

1.只有串口接口的台式机(很老)

交叉串口线>>>MAX232芯片>>>MCU(单片机)

2.既有串口接口又有USB接口的电脑(台式机)

(1)电脑串口接口>>>交叉串口线>>>MAX232芯片>>>MCU(单片机)

(2)电脑USB接口>>>USB转串口线>>>MAX232芯片>>>MCU(单片机)

(3)电脑USB接口>>>USB2.0数据线>>>PL2303或CH340>>>MCU(单片机)

3.只有USB接口的电脑(笔记本)

(1)电脑USB接口>>>USB转串口线>>>MAX232芯片>>>MCU(单片机)

(2)电脑USB接口>>>USB2.0数据线>>>PL2303或CH340>>>MCU(单片机)

计算机和MCU通信的原理

(1)交叉串口线原理:信号线交叉,导线作用

(2)USB转串口线原理:USB接口>>>PL2303或CH340>>>MAX232>>>9针接口

(3)USB2.0数据线原理:信号线直连,导线作用

信号分析:

电脑串口接口>>>电脑输出232电平信号>>>MAX232芯片>>>TTL电平

电脑USB接口>>>电脑输出USB电平信号>>>USB转串口线>>>232电平信号>>>MAX232芯片>>>TTL电平

电脑USB接口>>>电脑输出USB电平信号>>>PL2303或CH340芯片>>>TTL电平

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