数据通信的定义精选(九篇)

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第1篇：数据通信的定义范文

关键词：USBTMC协议;SlaveFIFO;VISA;USB接口;测量仪器

引言

USB接口数据通信模块是基于USB接口程控的测量诊断类仪器的重要组成部分，须满足高速度、大数据量、高频率的数据传输。为了方便与其他仪器组系统时数据通信使用统一的接口，必须实现对VISA库的支持。为实现上述要求，USB数据通信方式采用了块传输和控制传输结合的模式，并实现了通用串行总线测试测量类协议（USBTMC）及其子协议（USBTMC-USB488），具有较高的实用性和通用性。

1USB接口数据通信过程

1.1SlaveFIFO模式的数据通信本文描述的某港机设备故障诊断仪器采用高性能低功耗的DSP芯片TMS320C6747作为主控芯片，采用小体积封装的Cypress公司CY7C68014A为USB控制芯片。考虑到对数据实时性要求以及程序升级等因素，USB功率探头采用了USB控制芯片内置CPU利用率很高的传输模式：SlaveFIFO。该模式使外部主机和DSP处理器读写端点FIFO缓冲区，不需要USB控制芯片内部的CPU干预，提高了数据传输效率。CY7C68014A通过CPLD与DSP的连接框图，如图1所示。本设计配置两个端点：端点2为OUT端点，用于接收主机发给DSP的命令数据；端点6为IN端点，用于接收DSP发给主机的测量和配置参数数据。FLAGA-FLAGD引脚用于标记FIFO的状态，本设计将FLAGA引脚配置为端点2的空标志，FLAGB引脚端点6的满标志。这些配置在USB控制芯片的固件程序中完成[1]。1.2USB通用协议分析USB通用协议定义了USB总线体系结构、USB数据流模型、USB总线机械特性、电器特性、协议定义、USB设备架构、编程接口以及其他设计所需要的特性。一个完整的USB系统分为主机、USB设备和主机与设备的连接3部分[2]。在本文中主机是连接港机设备故障诊断仪器的笔记本电脑，其主要作用是检测USB设备的插入拔出，管理数据流，对设备进行必要的控制，查询设备状态信息和对USB设备供电等。下述为一个USB系统完整的系统结构，如图2所示。

2USBTMC协议

USB通用协议格式可以实现通用基本的USB数据通信，但使用通用的协议需要用户安装自定义的设备驱动，不能与其他仪器测量设备方便地兼容。本设计采用的是专门针对测试测量仪器仪表的一类USB协议：USBTMC（USBTestandMeasurementClass）协议。一个完整的USB传输事务中，USBTMC协议的令牌阶段和握手阶段数据格式符合USB通用协议规范，但在数据阶段的数据包中增加了数据头。在BULK-OUT端点传输数据时，数据前要增加12位数据头[3]，如表1所示。不同的MsgID值有不同的命令消息细节格式，BULK-OUT端点数据均为下行数据，即主机向USB控制器发送的数据，在USB功率探头系统中，多为主机向功率探头发送的程控命令数据。BULK-IN端点的数据格式与BULK-OUT端点类似，只是具体的数据位定义不同，在此不再累述。

3USB功率探头数据通信的实现

3.1固件程序USB固件程序存在于USB控制芯片的EEPROM中，它控制着USB通信的整个过程。在固件程序中通过设置芯片各个寄存器的值来配置芯片引脚、时钟、工作模式等。USB控制芯片的启动采用“重列举”的软配置模式，其列举过程如下：（1）调用用户初始设置函数TD_Init()，设置USB接口为未配置状态，使能中断。（2）在一段时间间隔内，若未收到SETUP令牌包，开始重新枚举设备。（3）一旦检测到SETUP令牌包，固件架构启动工作分配器，这个工作分配器按顺序重复执行如下工作：首先调用用户函数TD_Poll()，判断设备控制传输请求是否为未定的，如果不是，解析命令请求，加以响应。然后判断USB内核报告了USB中止事件，若确定中止调用用户函数TD_Suspend()。若返回成功，则测试回复事件，反之，将微处理器放入中止模式，当检测到回复事件时，调用TD_Resume()[4,5]。在固件程序中，定义了USB设备各种描述符来对USB设备进行配置。设备描述符定义了设备总体信息，其中的PID、VID的定义即为“重列举”过程中第二次列举到的信息。接口描述符定义了设备各个接口的特点，包括端点数量，使用的设备类和子类等，本设计中只定义了一个接口，3个端点，端点2为OUT端点，端点6为IN端点，端点1为中断IN端点。并且定义了接口使用设备类为USBTMC（代码0xFE）。3.2DSP端的实现DSP端完成了设备运行数据采集、运算等所有数据操作，设置单独的线程查询主机的程控命令。当主机有数据发送，DSP检测到FLAGA标志的置位，接收主机发送来的命令数据。当解析执行完命令，接收到返回数据命令之后，按USBTMC命令的BULK-IN数据头格式加载数据头，然后通过端点6发送给主机端。3.3主机端的数据发送若主机端采用Windows系列操作系统，且安装了支持USBTMC类设备的VISA库，插入USB诊断测量设备之后，系统将自动识别。用户只需要调用VISA提供的接口函数就可以对USB功率探头进行相关操作，这样，不同的硬件接口可以使用统一API函数调用。主机端应用程序调用VISA库控制仪器的基本流程如下：通过viFindRsrc()函数查询插在USB接口上的USBTMC设备。通过viOpen()函数打开USB功率探头。通过viWrite()函数、viRead()函数、viQueryf()函数进行程控命令发送、读取等操作。通过viClose()函数关闭设备。3.4实现效果与验证主机端安装了支持USBTMC的VISA库，系统自动将插入的USB诊断测量设备识别为USBTest&MeasurementClass设备，如图3所示。经测试，使用SlaveFIFO传输模式使得USB设备单次读数时间小于4ms，达到250读数/s的传输速率，完全满足了设备故障诊断仪器要求。

4总结

第2篇：数据通信的定义范文

关键词：单片机；PC机；串行通信；工程实践

就当前工程应用的实际情况来看，串行数据通信在其中发挥着重要的作用，以51系列单片机为例，在串行数据通信工程中，该设备的合理应用，使得单片机与计算机或其他串行设备之间的有序连接更为便捷高效，通过异步通信口的设置，保证串行数据通信各项工作的顺利开展。而Mscomm控件作为串口操作的主要控件，在工程实践图形化接口中发挥着重要的作用，能够保证单片机与计算机串行数据通信的顺利实现。本文就单片机与PC机串行数据通信的工程实践进行简要分析，以促进串行数据通信的顺利高效实现。

1 系统结构

1.1 RS232接口方式

在串行数据通信工程实践中，直接RS232接口方式在，在单片机系统板上对电平转换电路进行合理设置，在普通串行电缆与PC机串行口有序连接的基础上，便能够实现串行数据通信。在这一过程中，电平转换芯片的规格为MAX232或MAX202。相关工程实践表明，RS232直接接口方式在串行数据通信工程中能够促进多机系统的顺利实现，如图1所示，其在传输距离上存在一定局限性，因此在单片机与PC机串行数据通信工程实践中的应用相对较少。

1.2 RS485接口方式

RS485接口方式在串行数据通信工程实践中主要是以双绞线实现通讯连接，促进TTL-RS485与RS485-RS232之间的电平转换，在低波特率条件下，其实际通信距离可以达到千米以上，特殊情况下会受到现场环境的影响。在串行数据通信工程中，MAX1483以及MAX485电平转换器具有良好的应用效果。RS485-RS232转换器属于成品转换器，型号多样且性能不同，在不同的串行数据通信应用条件下，应当结合实际需求以及电平转换器的实际驱动能力对其进行合理选取。RS485通信接口方式如图2所示，在构建RS485分布式测控系统的过程中，为保证单片机与PC机串行数据通信的有效性，在工程实践中应当充分考虑系统总线的负载能力，以保证所购买转换器的合理性。为保证分布式测控系统构建的可靠性，应当充分做好总线阻抗匹配工作，对终端电阻进行合理加接，并在布线过程中调整好通信子机与通信总线之间的距离，最大程度上避免子机练级过长而导致数据波形变化或误码率升高而影响通信工作的正常进行，切实促进工程实践中各类问题的妥善解决。

1.3 Modem接口方式

使用Modem传输数据是解决工程上远程通信难题的最好方法之一。使用Modem的单片机系统接入公用电话网或小型交换机能满足工程中所需远程数据通信的要求。单片Modem和通用型Modem都可以很方便地和单片机接口。单片机与单片Modem连接不需要进行电平转换。在使用通用型Modem时则需要进行电平转换（RS232电平）。计算机和Modem连接只要采用专用的Modem串口电缆连接即可。计算机或单片机可通过AT指令对Modem进行配置和设定。Modem通信接口方式如图3所示。

2 硬件电路实现

2.1 RS232通信方式

MAX232基础上的TTL-TS232电平转换电路如图4所示，其中MAX232为双足电平转换器，其在RS232通信中具有良好的应用价值，尤其是在抢答器的设计中能够对该电路进行合理应用，切实保证抢答器的主控复位指令以及正确强大传送等功能的顺利实现，从而真正促进单片机与PC机串行数据通信工程实践的有序进行，全面提高串行数据通信质量。

2.2 RS485通信方式

在单片机与PC机串行数据通信过程中，可以通过多机通信方式或非多机通信方式实现串行数据通信，就多级通信方式的实际应用情况来看，其能够对数据帧和地址帧进行有序区分，促进信息的有序传递。在不采用多机方式的条件下，可以利用多字节数据包方式对信息进行传递，应当注意的是要对数据包的格式进行预先定义，并对通信协议进行合理约定，从而保证数据通信效率。

2.3 Modem通信方式

Modem通信接收和发送只比RS232、RS485多了几根联络线。实际上在建立数据通信后就可以同一般的串口通信操作进行接收和发送数据，但必须使请求发送.电平有效。通用3456的信号和计算机连接要一一对应，不能错接。更简单的Modem接口可以不使用联络线，即将DTR接+5V，软件上设置忽略各信号。

3 软件实现

在软件设计过程中，不同通信方式下的下位机软件设计具有高度一致性，其中比较特殊的是Modem通信方式中需要进行初始化设计。在串口中断接收程序中，在明确接收缓冲区首址的基础上，掌握好具体晶振和接受字节计数，其中断接收程序流程框图如图5所示。通过研究分析可知，在多机通信条件下，在接收过程中应当率先对地址与PC机的相符性进行准确判断，若存在不符情况，应当实现简单接收计数，以合理节约不相关的处理时间。

在此基础上，应当掌握好Modem的操作时序，以切实提高Modem拨号程序设计的合理性。就其操作时序来看，应当充分做好配置和拨号工作，待CD指示灯亮起，表示Modem握手完毕，方可对数据信息进行发送和接收。相关串行数据通信工程实践表明，一般的Modem都支持标准AT命令集，以保证串行数据通信的顺利实现。串口通信测试程序能够直接对RS232、RS485和Modem通信进行准确测试。

结束语

单片机与PC机串行数据通信工程实践表明，当数据量适宜且传输速率要求不高的条件下，单片机与PC机之间能够通过RS232、RS485以及Modem作为基本通信方式来实现不同通信距离条件下的串行数据传输，最大程度上满足串行数据通信的应用需要，提高信息传输的精准性和可靠性。

参考文献

[1]王静.基于单片机的数据串口通信[D].长江大学，2013.

第3篇：数据通信的定义范文

【关键词】数据通信 结构分析 发展探讨

近年来， 数据通信技术在我国各行各业中的应用逐渐扩大， 数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。新时期的历史生产管理形式已经逐渐向着自动化、数字化、信息化和智能化的方向发展。因此，可以预测，数据通信技术的发展前景非常广阔。

1、数据通信的构成环节及其交换形式的分析

为了促进数据通信工程的稳定发展，我们首先要进行其构成原理的分析，促进其数据终端的有效分类，实现对其非分组型终端及其分组型终端的有效应用，确保整体运作环节的优化，确保工程的综合效益的提升。

在此过程中，我们要进行分组型终端系统的健全，实现对其计算机环节、相关用户分组交换机、用户分组装拆设备环节的有效应用，确保其各个环节的终端设备的有效应用。为了满足数据通信工程的综合效益的提升，我们也要进行非分组型终端系统的应用，确保其个人计算机终端环节及其其他专用终端环节的优化，促进其数据通信模式的深化，确保其电路交换环节及其相关信息传输环节的优化，确保其相关信息的共享。

为了满足实际工作的需要，我们也要进行其报文交换环节的优化，确保相关交换机的存储器的有效应用，确保其相关电路环节的优化，确保其交换机环节及其终端环节的有效应用，确保其方式环节的优化，确保其电路的利用效率及其中继线利用效率的提升，确保其分组交换环节及其相关环节的优化，确保其网内传输系统的健全。

在实际工作中，我们要进行其报文交换形式的应用环节分析，确保其对相关数据通信模式的深化应用，确保其分组交换环节等的发展。

该模式自身的优点是非常多的，具备一系列的电路交换的优势，及其报文交换模式的优势，满足了实际工作的需要。它适用于对话式的计算机通信，如数据库检索、图文信息存取、电子邮件传递和计算机间通信等各方面，传输质量高、成本较低，并可在不同速 率终端间通信。其缺点是不适宜于实时性要求高、信息量很大的业务使用。

2、数据通信分类环节的分析

为了满足数据通信工程的发展需要，我们要进行其相关种类的分析，促进其有线数据通信环节的优化，确保其相关光纤及其数字微波的有效应用，确保其相关数字数据传输网络的健全，确保其DDN 系统的健全，通过对其光纤通信技术、数据通信技术及其数字交叉连接技术的有效应用，确保其数字通信网络的健全，我们也要进行其分组交换网系统的健全。又称为X.25 网，将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段，并在每个数据段上加上控制信息，构成一个带有地址的分组合群体，在网上传输。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内，加上寻址和控制信息后在网上传输。

数据通信工程的稳定发展，离不开对其统计复用技术环节的优化，这一模式实现了对网络资源的有效应用，确保其相关信息流的共享，确保其网络资源的利用效率的提升。在此过程中，通过对其虚电路技术的有效应用，满足用户的数据信息工作的稳定发展，促进其相关环节的带宽的有效分配，促进其分组动态分配性的提升，实现对一系列的突发性业务的质量效率的提升，确保其交换功能的提升，满足了实际工作的需要。帧中继通常的帧长度比分组交换长，达到1024-4096 字节/ 帧，因而其吞吐量非常高，其所提供的速率为2048Mbit/s。帧中继没有采用存储_ 转发功能，因而具有与快速分组交换相同的一些优点。其时延小于15ms。无线数据通信也称移动数据通信，它是在有线数据通信的基础上发展起来的。有线数据通信依赖于有线传输，因此只适合于固定终端与计算机或计算机之间的通信。

3、数据通信网络及其相关环节的分析

3.1 数据通信工程的稳定发展，离不开对其计算机网络系统的优化。

通过对其光缆环节、及其计算机环节等的应用，确保其计算机通信网络的健全，确保其网络资源的有效共享，实现对打印机、相关程序的有效共享，通过对其局域网的应用，确保其工作环节的优化。如财务部门使用局域网来管理财务帐目，劳动人事部门使用局域网来管理人事档案、各种人才信息，公安刑侦部门使用局域网来管理犯罪信息系统、交警部门使用局域网来管理机动车辆、驾驶员信息等等。

网络协议的定义并不复杂，它是计算机之间进行网络对话的语言模式，它的种类是非常多的，其网络协议数量也是比较的，比如其面向比特的协议等但最常用的是TCP/IP协议。它适用于由许多LAN 组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP/IP 协议的特点是具有开放体系结构，并且非常容易管理。

3.2 我们也要进行数字数据电路应用范围的分析，其包括一系列的各种专用网、公用数据交换网及其可视图文系统等，这一系列的环节。

这一系列模式的应用，满足了其数据信道环节的运行的需要，满足了其相关网络系统的健全，满足了实际数据通信工作的发展需要。利用DDN 实现大用户局域网联网；如我区各专业银行、教育、科研以及自治区公安厅与城市公安局的局域网互联等。提供租用线，让大用户自己组建专用数字数据传输网；使用DDN 作为集中操作维护的传输手段。

为了满足数据信息工作的发展需要，我们要进行其分组交换网络的有效应用，确保其相关电路业务环节的优化，确保其相关通信平台的有效应用，确保其相关增值数据业务的稳定运行。确保其电子信箱系统的健全，满足实际工作的需要。在分组交换网平台上用户把需发送的信息以规定的格式送入电子信箱的存储空间，由电子信箱系统处理和传输后，送到接收用户的电子信箱并通知收信人。电子数据交换是计算机、通信和现代管理技术相结合的产物，又被称为“无纸贸易”。

4、数据通信的发展前景

数据通信技术在我国中的应用前景非常广阔， 应用范围也将逐渐扩大。现阶段，数据通信已成为当今通信发展的一种主导性力量，实现数字化、综合化以及宽带化、智能化的连接，各种大量信息源的信息高速公路将是通信网络发展的重要方向。尤其是随着数据、图像、话音等各种类型的数据通信在各个层次以及各个领域中的综合性利用， 将会是数据通信未来发展的美好前景。展望未来数据通信技术的发展，很多的因素将会使数据业务保持持续的高需求以及高增长。比如，传统的电信业务向IP 网的转移方面会实现快速的发展，在其中最为明显的将是IP 电话，近些年来，IP 电话的使用率在不断提高，尤其是随着软交换等技术的发展， 会进一步加快这种转移的速度；随着宽带接入技术的不断普及与应用，在家中上班、电子商务以及远程医疗、教学等将会得到更快的发展，不断满足人们的需求。此外，随着下一代网络的出现以及发展将会带动更多的需求， 目前依然处于初始阶段的机对机的应用也将会逐渐趋向成熟。

以后网络通信技术的发展还得看人们的根本需求" 网络通信技术的发展必将更适宜社会发展的需求，满足人们的要求，使用更方便，安全性更高"网络通信技术的发展是一个社会发展的必然产物， 任何事物都不能阻碍其发展的步伐"当然，作为网络通信技术面临很大的挑战， 需要我们大家不懈的努力，以实现他的发展目标"

参考文献

[1]冯景瑜，卢光跃，包志强.认知无线电安全研究综述[J].西安邮电学院学报，2012（02）

第4篇：数据通信的定义范文

[关键词]数据通信 DDN网络 ATM网络 IP网络 IP承载网

一、数据通信的概念、组成和原理

数据通信(data communication)是指两台设备之间通过某种形式的传输介质进行的数据交换。这些通信设备必然成为由软件与硬件组成的通信系统的一部分。一个通信系统要达到的最基本目的是完成双方的数据交换。

数据电路由传输信道和数据电路终端设备(DCE)组成,如果传输信道为模拟信道,DCE通常就是调制解调器(MODEM),作用是进行模拟信号和数字信号的转换;如果传输信道为数字信道,DCE的作用是实现信号码性与电平的转换,以及新路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外,还有有线信道与无线信道、专用信道与交换网路之分。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。数据通信的交换方式一共有三种分别为电路交互、报文交换和分组交换。

二、数字数据网(DDN)

吉林省的DDN网络节点设备采用新桥设备作为中心节点,为用户提供有9600kbit/s和N*64kbit/s速率的接入带宽。

我省DDN目前结构可分为三层。第一层为省网核心层,由各地市省网DDN节点组成,该层负责全省跨地市DDN电路的转接和为其他数据专业网络提供中继承载体;第二层为网络接入层,由市网DDN核心节点组成,该层各节点负责本地区用户的电路连接或转接,同时该层各节点还负责汇接各市内分局、县局DDN节点的业务数据;长春和吉林两市的市网DDN采用的市NEWBRIDGE新桥设备。第三层为本地区用户接入层,由小型DDN节点和DDN接入设备组成,该层负责本地用户接入.

在本地用户接入设备中,采用的支路板分别有2B1Q、DNIC、RS232、V.35、E1等。由于DDN设备投入的时间比较早,所以大多数的接入段采用模拟线接入方式,用户端采用调制解调器(MODEM)设备,根据用户的不同需求,分别提供V.24和V.35接口的调制解调器。RS232板卡及V.35板卡接入方式就更加多样化,可以采用modem方式接入或者光端机加协议转换器方式。

三、ATM网

ATM的英文全称为“asynchronous transfer mode”,中文名为“异步传输模式”, ATM主要具有以下优点:

(1)ATM使用相同的数据单元,可实现广域网和局域网的无缝连接。

(2)ATM支持VLAN(虚拟局域网)功能,可以对网络进行灵活的管理和配置。

(3)ATM具有不同的速率,分别为25、51、155、622Mbps,从而为不同的应用提供不同的速率。

四、IP城域网

Internet通过TCP/IP协议把许多不同的物理网络互联起来,向用户提供统一的服务,其基本思想是通过提供通用网络服务,使低层网络细节向用户及应用程序开放,从而建立一个统一的、协作的、提供通信服务的通信系统。采用的方法是在底层网络技术和高层用户之间增加TCP/IP协议,TCP/IP协议为连接跨越不同网络和不同的硬件平台的互连网络提供信息,向用户提供通用服务。

长春市的IP网络紧跟世界科学技术的发展,现有的IP网络有163IP网、IP城域网、Iptv网等。在企事业及政府工作中普通的ADSL宽带互联网的性能及稳定性能已经不能满足用户对网络带宽及QOS的要求;光纤互联网不存在ADSL的非对称现在规则,其上传及下载的带宽都是同样的速率,其特性正符合大中型企业及政府的需要。

长春市IP163网全网分为核心层、汇聚层、接入层。核心层由两台路由器组成,汇聚层由21台BRAS(272#ERX现作为备件,全网承载数据20台),10台交换机和5台路由器组成,接入层由54台交换机和1062台AD节点组成。长春市163网在青岛路节点和宽平节点安放华为NE5000E核心路由器组成双星型网络,骨干节点采用华为8016骨干路由交换机、华为8508骨干路由交换机以及中兴T160G骨干路由交换机,在这几种交换机上设置千兆光口板、百兆光口板以及百兆电口板,其中千兆光口板用作路由器之间的中继端口;现在大多数企业及和政府机关的外网连接都已经实现了光纤互联网,早些年倡导的光纤到桌面已经不只是一句口号而是一步步实现。百兆电口主要作为ADSL节点和认证服务器的上联端口用,长春市BRAS接入服务器设备采用华为ME60接入服务器、华为5200G接入服务器以及爱立信SE-800接入服务器。全网出口总带宽为100G。在1062台AD设备中, 1000M中继带宽节点有425个,100M中继带宽节点495个,200M中继带宽节点142个。

五、IP承载网(NGN)

IP承载网是各运营商以IP技术构建的一张专网,用于承载对传输质量要求较高的业务(如软交换、视讯、重点客户VPN等)。IP承载网一般采用双平面、双星双归属的高可靠性设计,精心设计各种情况下的流量切换模型,采用MPLS TE、FRR、BFD等技术,快速检测网络断点,缩短故障设备/链路倒换时间。网络设计要求其承载的业务轻载,并部署二层/三层QOS,保障所承载业务的质量。通过采取以上措施,使IP承载网既具备IP网络的低成本、扩展性好、承载业务灵活等特点,同时具备传输系统的高可靠性和安全性。

长春通信NGN承载网项目是为了满足长春2006年软交换建设对承载网络的需求,并把该网络建设成依仗具有较高Qos、可靠性和可维护、可管理的电信级IP承载网。

整个网络采用双星型网络结构,在二枢纽和青岛路分别部署两台P设备,。在汇聚节点设置八台NE40E作为PE设备接入核心的软交设备Soft3000、UMG8900,这八台NE40E分别双上行到两台P设备上,同时网络在接入层放置了14台NE40作为CE连接AG设备(UA5000)。

整个网络采用MPLS-VPN方案,将信令和媒体分别通过两个VPN来承载,确保两个业务系统的安全。

在整个网络中端到端的在PE之间部署BFD,,保证链路的中断能够被快速感知,和VPN FRR,保证流量通道的快速切换。

在各个PE节点间部署VPN FRR,通过VPN FRR和BFD的联动保证在链路发生中断后,VPN隧道能快速切换。

在整个网路上通过differ-serv方式来进行Qos保证,将媒体流定义为EF流,将信令流定义为AF2流,在各个设备上通过WFQ方式对各种数据流进行带宽保证。

参考文献:

第5篇：数据通信的定义范文

【关键词】现场总线；LonWorks；WorldFIP；以太网

前言

现场总线的发展与应用对全面实现设备自动化起到巨大的推动作用，实现了变电站内数据的采集、处理和共享。随着变电站规模越来越大，现场总线传输速率低、成本高等局限性逐渐显现出来，而以太网的出现解决了这些方面的困扰，以太网的可靠性高， 灵活性好， 传输速率高等特点， 使其成为综合自动化变电站广泛应用的通信方式。

1 现场总线和以太网的定义与应用

1.1 现场总线的定义

现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。它是一种工业数据总线，是自动化领域中底层数据通信网络。

1.2 以太网的定义

以太网指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）技术，并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。

1.3 在揭阳市变电站综自系统中三种网络方式的应用情况

现阶段，在揭阳市变电站中， 网络通信方式主要有3种：（1）北京四方、许继等生产商的LonWorks 总线；（2）南瑞继保公司采用的WorldFIP 总线；（3）以太网。揭阳市64座综合自动化变电站中，用LonWorks 总线作为数据通信介质的变电站有7座；用WorldFIP作为数据通信介质的变电站有16座；用以太网作为数据通信介质的变电站有43座。

2.现场总线

国内不同的自动化厂站现场总线由于总线类型、具体协议各不相同， 总线的选择也无统一标准。下面对揭阳市变电站现用的两种类型的总线作出详细介绍。

2.1 LonWorks总线

LonWorks是美国Echelon公司于1991 年推出的一种现场总线。LonWorks的核心是Neuron神经元处理芯片和Lon Talk通信协议。

Neuron芯片是LonWorks的核心， 其显著特点是既能管理通信， 又具有I/O 的控制功能， 芯片内部有3个8位处微理器。包括媒体访问控制处理器、网络处理器和应用处理器， 其中第一个媒体访问控制处理器实现Lon Talk协议的第1层和第2层，第二个网络处理器实现Lon Talk协议的第3层和第6层， 第三个应用处理器实现Lon Talk协议的第7层执行用户编写的代码及用户代码所调用的操作系统服务。

Lon Talk协议是LonWorks技术的网络通信协议，它遵循由国际标准化组织（ISO）定议的开放系统互连（OSI）参考模型。它提供OSI参考模型所定义的全部七层服务，是支持LonWorks节点间可靠能信和有效使用通信介质的各种服务的集合。Neuron芯片的三个处理器分别承担OSI七层协议的服务功能，下表中列出了七层协议相关内容。

2.2 WorldFIP总线

WorldFIP现场总线定义了物理层、数据链路层和应用层3层通信协议。物理层有专用线路驱动芯片管理介质冗余。在一条通道出现故障的情况下， 另一条能自动切入。物理层具有信号检错并通知网络管理以及杂音侦听并中断链路层服务的机制。这为总线的热备份、冗余提供了方便， 提高了总线的安全性。链路层提供两种类型的传输服务：变量交换和消息传递。变量是指周期性数据， 而消息是指非周期性数据。连接到WorldFIP总线上的设备， 执行两种功能：（1）总线仲裁器。管理对传输介质的访问。它只调度通信， 不调度进程；（2）产生者、使用者功能。向总线/从总线接收信息。应用层为数据访问和进程间同步提供服务， 这些服务包括： 本地读写、远程读写、刷新服务、指示服务和数据有效性验证。

3 以太网

目前，以太网通信网络已经成为变电站综自系统的主流，以太网以其通信速率高、设备标准化程度高、功能强大等优点在变电站自动化系统中得到越来越多的应用。以太网中重要的通讯设备是“网卡”， 采用TCP/IP协议，每一个通讯单元均要有唯一的IP地址。

网卡是工作在链路层的网络组件，是局域网中连接计算机和传输介质的接口，不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，还涉及帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。

TCP/IP 协议，又名网络通讯协议，由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。协议采用了4层的层级结构，分别是网络接口层、网络层、传输层、应用层。每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言：TCP负责发现传输的问题，一有问题就发出信号，要求重新传输，直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一网设备规定一个地址，IP数据包中含有发送它的主机的地址（源地址）和接收它的主机的地址（目的地址）。

揭阳市220kV铁山变电站综自系统主要由WorldFIP现场总线和以太网相结合而成，设备生产商是南京南瑞继保公司，网络结构图：

4 结束语

在变电站自动化系统中， 现场总线作为站控层和间隔层之间的通信网络，改变了以往站内通信实时性差、自我封闭等缺点，而将以太网应用到综自系统中，更是突破了LonWork和WorldFIP总线的局限性，适应了高压大型变电站自动化系统的要求。本文对LonWorks，WorldFIP及以太网的主要组成元件，通信协议进行详细的说明，并结合铁山变电站的实际情况，画出其网络结构图。

现场总线类型多，这里只介绍揭阳市变电站中现用的两种现场总线和以太网的应用，本文有很多不完善的地方，还有待对课题进一步的深入研究。

5 致谢

本论文的编写已经结束，我在此要感谢所有支持和帮助过我的同事，感谢他们为本文提出了宝贵的意见！

6 参考文献

第6篇：数据通信的定义范文

关键词：地铁供电；SCADA系统；调试；

中图分类号：U231+.2 文献标识码： A

一、 SCADA系统概述

1 、SCADA系统的特征

1.1 实时性

SCADA系统的实时性与多任务性是其重要特征之一，当然根据行业的不同，SCADA系统对实时性与多任务性的要求也不一样，如在地铁电力等领域对实时性要求很高，而供水供气等行业对实时性要求较低。

1.2 开放性

SCADA系统大多遵循国际标准或行业标准，满足开放性的要求。系统的软件多采用全开放式的体系结构，系统具有良好的扩展能力，也有利于更好地与其它相关系统的连接与广泛集成。

2、 SCADA 系统的相关技术分析

2.1 数据通信和网络技术

SCADA 系统通常会包含以下几种类型的数据通信：现场测控仪表、执行机构与各下位机智能节点之间的通信；下位机系统与 SCADA 系统服务器之间的通信；监控中心不同功能计算机之间的通信和监控中心网络服务器与远程客户端之间的通信。由于SCADA 系统中的各种智能化、数字化设备越来越多，分布范围越来越广，功能越来越强，所需要的数据通信能力和网络技术要求也越来越高。因此，数据通信和网络技术在SCADA 系统中的作用越来越重要。

2.1.1 数据通信技术

数据通信技术从本质上来说是一种信息传递技术，其现代概念可定义为：利用光、电技术手段，借助光波或电磁波，实现从一地向另一地迅速而准确的信息传递和交换。数据通信系统是指以计算机为中心，通过数据传输信道将分布在各处的数据终端设备连接起来，以实现数据通信为目的的系统。它一般由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议等组成。数据传输信号分为模拟信号和数字信号。数据的传输模式按数据代码的传输顺序可分为：并行传输和串行传输；按数据传输的同步方式可分为：同步传输和异步传输；根据数据的传输方向与时间的关系可分为：单工传输、半双工传输和全双工传输；按数据信号特点可分为：基带传输、频带传输和数字数据传输。

2.1.2 网络技术

基于 PC 远程监控的 SCADA 技术的实现离不开现代通信网络技术的产生与发展。现代通信网络是由现代通信网元组成的集合体，用以支持实现组织内外部的语音、数据、多媒体形式的通信要求。

通信网络的基本构成要素是终端设备、传输链路、交换设备和接入设备。除了这些硬件设备外，为了保证网络能正确、稳定、可靠、合理的运行，使用户间可以快速建立连接并有效交换信息，达到通信质量一致、运转可靠性和信息透明性等要求，还必须有网络运行管理的软件，如标准、信令、协议等。现代通信网络的分类标准多样：可以按传输介质分为导线、电缆、光缆通信网和微波、短波、移动、卫星通信网等；按技术分为 PDH 通信系统、SDH 通信系统、DWDM 通信系统、CDMA移动通信网、ATM 网络、帧中继（FR）网等；按业务类型可分为电报网、电话网、广播电视网、数据网、计算机通信网、多媒体通信网和综合业务数字网等；按地域可分为本地通信网、长途通信网和国际通信网或局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）等；按照网络属性可分为公用网和专用网。

2.2 I/O 接口和数据采集

I/O 接口技术是伴随着计算机技术产生的，它是连接 CPU 与其设备并进行数据交换的信息通道。在 SCADA 系统中，I/O 接口技术被广泛采用在系统上、下位机与现场设备信息通信中。通常 I/O 通道除了有模数（A/D）、数模（D/A）、数字输入（DI）、数字输出（DO）等设备外，还包括一些辅助部件，如多路转换开关、放大器、采样保持器等。这些辅助设备既可以部分地与 I/O 设备做在一起构成相对独立的数据采集设备，也可以做成独立的卡件（如端子板形式），再将这些卡件通过电缆与 I/O 设备连接，构成输入/输出通道。I/O 接口主要实现了数据缓冲、信号转换、驱动功能、中断管理和隔离功能。

2.3自动控制技术

自动控制就是利用各类自动控制装置和仪表（包括工业控制计算机）代替人的操作，使生产过程或机器设备自动地按照预定的规律运行，或使它的某些参数（如温度、压力、流量、成分、电流、电压、转速等）按预定要求变化或在一定的精度范围内保持恒定。 反馈是通过检测装置将系统的输出返回到系统的输入端，与设定值进行比较，产生偏差信号作为控制器的输入量。自动控制和反馈是自动控制系统中的两个重要概念。控制系统可分为开环控制系统、闭环控制系统、定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统、连续控制系统、离散控制系统、线性控制系统和非线性控制系统等。

2.4 软件系统架构

传统的软件系统架构有 C/S、B/S 模式等。随着 2000 年后软件架构进入应用普及阶段，商业化的架构风格迅速出现并普及开来。市场上具有代表性的技术风格有：N 层的客户端/服务器架构风格、面向服务的架构风格（SOA）等。

（1）N 层的客户端/服务器架构N 层的客户端/服务器架构模式是为了区别传统的二层和三层 C/S 模式的一种更加灵活的层次式架构风格。分层设计是一种最常见的架构设计方法，它能够有效地使设计简化，使设计的系统机构清晰，便于提高复用能力和产品维护能力。

（2）面向服务的架构风格（SOA）

面向服务的体系架构将应用程序的不同功能单元（称为服务）通过这些服务之间定义良好的接口和契约联系起来。接口是采用中立的方式进行定义的，它应该独立于实现服务的硬件平台、操作系统和编程语言。这使得构件在各种这样的系统中的服务可以以一种统一和通用的方式进行交互。

二、SCADA 系统的系统调试

1、 SCADA 系统调试的难点和必要性

SCADA 系统是一个庞大复杂的分布式测控系统，SCADA 系统调试工作是

联系设备建设和系统运营的纽带，是完善系统功能使其适合运营需要的必要步骤，目前，系统监控点数均已达几十万点，为完成系统监控功能，必须对所有接入点进行 100%测试；系统接口众多，包含集成的子系统和互联系统，工程协调难度大；系统调试工作量大，系统调试工作往往得根据现场施工安装进度的变化而更改计划，且经常会因为子系统不具备测试条件或测试一次不能通过而增加系统调试的时间；系统调试周期长，从子系统单机调试到系统最终验收测试；系统性能要求高，增加了系统调试的要求。但是，为满足 SCADA 系统的监控功能能够按期实现，必须编制系统高效的系统调试计划，并按计划执行；并且，为缩短系统工程验收时间，常常是将系统调试测试报告作为系统验收测试的参考。

2、 SCADA 系统调试的内容

系统调试分为单机调试、集成子系统调试和综合联调三个阶段。其中，单机调试的目的是为了检验设备安装到现场后是否正常，设备配置是否正确；集成子系统调试是为了检验 SCADA 系统与各子系统是否连通，是否具备各子系统的基本功能；综合联调是为了检验 SCADA 系统与互联系统是否连通，是否具备基本功能和联动功能。单机调试的内容包括：上电后各设备、模块工作指示灯状态应正常；设备的硬件配置、软件配置、网络地址配置、预置参数应符合设计要求。集成子系统调试的内容包括：SCADA 系统的网络调试；集成子系统与现场监控对象的接口调试；集成子系统现场级监控设备的功能测试；集成子系统与 SCADA 系统软件平台的接口调试；SCADA 系统的集成子系统的专业功能测试；冗余设备无扰动自动切换测试。其中，内外部接口测试应符合接口测试规范；点对点、端到端测试应按 100%且同时进行；集成子系统专业功能应符合设计要求。

参考文献：

[1] 王开满,张慎明,江平·轨道交通自动化监控系统的特点及其发展趋势[ J]·城市轨道交通研究·2006(02)·

第7篇：数据通信的定义范文

［关键词］航空；电信网；应用

1ATN背景

近年来,空中交通流量的飞速增长给现有通信导航系统带来了巨大压力。为了解决这些问题,1991年国际民航组织经过深入的研究,引入通信、导航、监视/空中交通管理(简称CNS/ATM)新航行系统概念,以期通过应用数据通信和卫星技术改善现有的空管系统。新一代航空电信网是新航行系统的重要组成部分,是实施CNS/ATM新航行系统的前提。

ATN并非一种全新的底层通信网络,而是采用基于国际标准的公共接口服务和协议,集成地面、空地和航空电子数据等多种数据子网互联来实现统一数据传输服务,是全球地空一体化的航空专用通信网络,可提供安全、可靠、高效的航空通信服务。ATN可以提供空中交通服务通信(ATSC)、航空运行控制(AOC)、航空管理通信(AAC)、航空旅客通信(APC)四类服务。目前在国际民航组织的推动下,ATN网络已经全面进入部署实施阶段。

2ATN的应用程序

ATN由若干应用程序和通信服务组成,是一个互联网的概念,通过尽可能整合并使用现有的通信网络资源,为航空界(包括空管、航空管理部门、航空运营商、航空器制造企业)提供统一的通信服务,并根据不同组织的要求,提供不同质量的通信服务。ATN提供的应用程序包括地空应用和地地应用。

2.1地空应用

(1)上下文管理(CM)

CM的作用类似于域名解析系统,提供机载系统和地面系统,或两个地面系统之间交互、更新数据链路应用信息,包括应用的名称、地址、版本号等。

(2)自动相关监视(ADS)

ADS应用自动向用户提供来自于机载导航定位系统的报告,包括飞机标识、四维坐标和附加数据。ADS系统提供自身位置与其他信息报告,可用于空中交通管理和飞机位置的监控。

(3)管制员与机组人员之间数据链通信(CPDLC)

CPDLC应用的主要功能是提供管制员与机组人员之间的信息交换,与管制人员和机组人员的对话通过CPDLC来维护。它提供四个功能：管制员机组人员之间信息交换功能、数据当局之间的移交、许可的下行移交、地面前向移交。

(4)飞行情报服务(FIS)

FIS应用允许机组人员通过数据链向地面航行情报信息系统请求和接收数字化自动航站情报。FIS数据链服务可以提供给空中和地面用户,是现存的语音通播方式的补充。

2.2地地应用

(1)ATS(空中交通服务)信息处理服务(ATSMHS)

航班计划数据通过AMHS接收。AMHS定义了两种应用,一类是ATS信息服务,采用存储转发方式进行信息处理；另一类是透传方式,AFTN(航空固定电信网)信息的传输方式。

(2)ATS(空中交通服务)设备间数据通信(AIDC)

AIDC用于在ATS单位间交换数据以支持空中交通管制移交。支持的服务包括航班通知、航班协调、管制移交、通信移交、监视数据的传输等。AIDC是严格地用于ATS单位之间交换控制信息的ATC应用,不支持其他机构间的信息交换。

3ATN的体系结构

ATN网络的主要构件是通信子网、ATN路由器和终端系统。通信子网定义为一个基于特定通信技术的通信网,用于ATN系统之间传递信息的物理手段,并非是ATN的组成部分。各种地地和地空子网为ATN的终端系统之间提供多条数据通路支持。ATN路由器负责连接不同的通信子网,并跨越不同的子网传送基于QOS的分组。ATN终端系统处理应用层服务和上层协议栈,以便与对等的终端系统进行通信。

3.1ATN通信子网

ATN的通信子网可以是现存的数据网络,也可以是正在发展的数据网络。地空子网包括：航空移动卫星服务(AMSS)、甚高频地空数据链(VHF)、二次雷达S模式(SSRModeS)、高频地空数据链(HF)、Gatelink。地地子网包括：局域网(如以太网、令牌环网、光纤分布数据接口FDDI)、广域网(如X.25、帧中继、ATM、ISDN)。另外,公共ICAO数据交换网(CIDIN)、改进的X.25通信服务等均可用于ATN子网。机载子网：与地面系统类似,机载的各种通信网络也可以作为ATN子网。如基于ARINC规范429和629的子网、以太网和FDDI网。

3.2ATN路由器

当飞机移动,到达飞机所通过的网络将改变。ATN支持动态路由,以适应飞机移动和网络维护等网络拓扑的改变。路由器是中间系统,包含OSI参考模型的下三层。根据不同类型,由不同的路由协议组成。

3.3ATN终端系统

ATN终端系统与其他ATN终端系统进行通信,向ATN应用提供端到端通信服务。ATN包括全部七层协议栈。ATN终端系统是自动化设备的接口,也是人机接口。

4ATN的应用进展

4.1国际上ATN的应用进展

(1)ATN地地应用

作为第一个ATN地地应用,航空信息处理系统AMHS(ATSMessageHandlingSystem)是代替现有自动转报系统AFTN的ATN应用,可以提供更可靠、更安全、功能更强大的信息传输服务。美日间于2005年投入运行开通了的AMHS线路。欧洲地区的西班牙于1998年年底,AMHS系统投入运行。2006年2月,法兰克福—马德里之间AMHS线路投入运行。2005年,阿根廷国内的AMHS系统投入实际运行。2006年2月,科威特安装部署了AMHS产品。2006年10月,牙买加在国内安装了AMHS系统。

中国北京作为亚太地区的主干节点,将连通区内11个国家和地区,并连接中东和欧洲地区。中国香港作为亚太地区的主干节点,连通区内7个国家和地区。澳大利亚、泰国、新加坡、印度尼西亚、蒙古、中国香港、中国澳门、孟加拉等国家和地区正进行内部ATN实施与部署工作；日本、泰国、中国香港、澳大利亚建立了ATN技术实验平台开展相关测试工作；目前中、泰、港三方已完成第一、第二、第三阶段ATN技术测试工作。

4.2国内的应用进展

国内的应用分两个阶段：第一阶段为2001—2005年,主要的工作为编制《空管航空电信网技术政策、应用和发展技术白皮书》；ATN实验室建立和技术准备；研究与开发工作；国际ATN/AMHS技术测试工作。第二阶段为2006—2010年,主要的工作为ATN/AMHS过渡与实施；ACARS向VDLMode2过渡。

2002年民航总局空管局根据国内民航通信网络的状况以及国外的ATN实施状况,编制了《空管航空电信网技术政策、应用和发展白皮书》,2006年进行了修订,作为民航通信发展和相关方面的技术依据。地面传输网络逐步由AFTN向ATN/AMHS网络过渡。地空传输网络建成以甚高频地空数据链为主要传输手段的地空数据通信网络,在必要的环境下以高频地空数据链为辅助传输手段,逐步由ACARS网络向ATN/VDLM2过渡。

目前在北京部署已建设ATN骨干节点,并部署ATN路由器和AFTN/AMHS网关系统,进行与国际民航组织计划的与周边国家和地区的技术测试工作;下一步的工作是建设ATN骨干网络,与AFTN并行,逐步向ATN过渡。

中国民航于1995年开始着手建设民航VHF地空数据链系统,1998年建成一期工程,2001年完成二期工程建设,建成当时能提供全国绝大部分航路和大部分机场覆盖能力的VHF地空数据链系统。该数据链系统是国际民航界除美国航空通信公司(ARINC)和国际航空通信协会(SITA)外,世界第三大地空VHF数据通信网。

目前国内可支持的地空数据通信应用支持飞机飞行的各个阶段。在空中交通管制与服务领域,我国仅在少数机场和区域实施了部分应用,效果良好,包括：数字式飞机起飞前放行系统(PDC)、数字式自动化航站信息服务系统(D-ATIS)、数字化航路气象服务(D-VOLMET)、航空气象资料下传(AMDAR)。

航空公司可以利用VHF数据链系统对飞机飞行全阶段实施及时有效的监视与服务,对保障飞行安全、增加航班保障能力、提高旅客服务水平有显著作用。具体应用包括：飞行动态监视、地空双向数据通信、数据统计与分析、机务维修、旅客服务等。但是由于目前机载设备配套软件系统配置不完整，或需要投入一定的时间和费用开展应用的配置,缺乏人员培训等原因,虽然飞机具备进行地空数据通信的基本条件,但无法或只能部分开展应用。

第8篇：数据通信的定义范文

关键词 SOPC技术；数据采集系统；设计

中图分类号TP332 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0162-01

SOPC技术源自SOC技术，主要特征为可编程性。一般SOPC的设计环境为SOPC Builder，主要集成于QuartusII中。在SOPC Builder中，具有友好的用户图形界面，用户可以通过界面中提供的IP库选择组件，如I/O、Flash、处理器等，并选择相应参数。另外，SOPC还有一个非常重要的功能：设计SOPC过程中，如果用户提出特殊要求，但是IP库中却没有，用户就可以通过自定义逻辑来满足要求。

1 SOPC技术的数据采集系统设计总体思路

数据采集系统作为DSP信号处理系统的一部分，整个系统包括放大信号、信号采样、信号滤波、高速处理数字信号、与计算器的数据传输接口相连等若干个部分。其中，放大信号主要是调理输入信号，符合采样要求；信号采样是将模拟信号转化为数字信号；信号滤波主要为了避免产生信号混叠现象；高速处理数字信号是建立在随机共振模型基础上，完善各种计算方法。

在应用Verilog HDL设计技术的基础上，实现自动在FIFO中存储数据以及硬件控制A/D转换，通过DSP系统输出的具体时间来确定采样频率。随着采样数据的增加，直到达到一帧，FIFO就会向DSP发出中断申请信号，由DSP系统将DMA开启，并完成数据的读取过程。在这期间，数据采集不中断，可实现连续性的实时数据采集与处理。在设计SOPC过程中，有些系统的功能可以直接通过IP数据库来完成，但是有时候IP库中的功能不够灵活。为了解决这一问题，就可通过客户的自定义功能来满足逻辑性。

2 系统配置与数据通信

2.1 系统配置

在该系统中，应用了大规模的FPGA嵌入式双NIOSII软核处理器，每个处理器都设定了独立的时钟，确保双核工作时间，同时提供了可以自行控制的独立区域。系统的主控制软件基于C语言设计，部分逻辑模块采取VHDL程序设计。因此，内部模块之间的数据交换具有一定可测试性，且可靠性较高，系统处理效率高。系统的主控器件是FPGA32位嵌入式的CPU系统，系统中各个功能模块在双核处理器的配合下完成工作。在SOPC内核中，CPU分别与外部逻辑单元连接、外设控制接口，负责系统的采集和存储功能。另外，在系统中实现Avalon和SDRAM的总线相连，兼容实现双核CPU功能，提高系统运行的安全性、可靠性，确保图像数据采集存储的真实性、完整性。

2.2 数据通信

在该系统中，两个处理器分别独立，但是共享同一个SDRAM，在SDRAM的内部区域合理分配，确保每个处理器之间的协调运作，提高处理器的独立性。在整个数据采集系统中，FPGA中的双核处理器之间数据通信包括信息的传递和协调，通过SOPC技术中自有的Mutex核以及Mailbox核协调两个处理器之间的正常工作，确保系统通信的正常运行。系统中的CPU处理器都设有LED等，以此作为调试的参照，当软核CPU运行时，可以共享存储器中的堆栈数据并接受外部命令，通过FPGA中的Mailbox核远程连接作用，向CPU2中传递信息，当CPU1中发出的信息传递到CPU2之后，调试相关时序，确保双核正常工作。当两个处理器处于同一个共享的存储器中进行通信时，可能产生ID冲突，造成采集数据的损坏。因此，该系统中应引进Mutex内核，当其中一个CPU结束对ID地址的访问之后，自动将Mutex释放，避免双处理器进行共享访问时，占用了同一个ID地址资源。

3 基于SOPC技术的数据采集系统实现

3.1 硬件的实现

通过集成于QuanusII中的SOPC Builder生成处理器，还包括一些外设功能，如Flash、SDRAM等，此时涉及的问题就是如何配置组件的参数。例如，需要使用什么样的串口波特率、NIOS微处理器等。用户可以根据实际情况进行设计。如果需要32位处理器的系统实现，再加上大容量寄存器文件，那么在对NIOS处理器进行配置时，就可以选择32位NIOS处理器以及512个存储器。这样，通过灵活选择组件的参数，提高了SOPC设计的灵活性。最后，通过Verilog HDL编写用户逻辑，实现数据的采集。考虑到用户逻辑应该和NIOS处理器实现通信，就应增设address和chipselect两大信号。其中，address为地址信号，chipselect为片选信号，在数值是“1”时，NIOS的处理器选为用户逻辑；只有通过address信号，才能将用户逻辑与总线中的NIOS处理器实现通信。最后，将整个项目编译完毕，并将后缀“sof”的文件下载到开发板的编程芯片中。

3.2 软件的实现

软件的实现是一个应用程序，在该部分中，主要考虑与NIOS总线相连接的用户逻辑问题。用户可以通过自定义的address和chipselect信号，通过SOPC Builder 自动分配到用户的逻辑地址。这样，对于访问用户逻辑，就可以实现访问用户逻辑的分配地址。

目前，SOPC已成为未来电子设计的发展方向，已经不再停留在单元电路层面，更重要的是集成信号采集、信号输出、信号处理等功能，最终成为一个具有应用价值的电子系统芯片。

参考文献

[1]柳秀山.基于SOPC的环境信息远程采集系统的研究[J].通信技术，2009(7).

第9篇：数据通信的定义范文

1 I2C总线的特点及基本通信协议

I2C总线是Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线?串行数据线和串行时钟线?即可使连接于总线上的器件之间实现信息传送，同时可通过对器件进行软件寻址，而不是对硬件进行片选寻址的方式来节约通信线数目，从而减少了硬件所占空间。因为总线已集成在片内，所以大大缩短了设计时间，此外，在从系统中移去或增加集成电路芯片时，对总线上的其它集成芯片没有影响。

1．1 I2C总线的主要特点

I2C总线通常由两根线构成：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）；总线上所有的器件都可以通过软件寻址，并保持简单的主从关系，其中主器件既可以作为发送器，又可以作为接收器；

I2C总线是一个真正的多主总线，它带有竞争监测和仲裁电路。当多个主器件同时启动设备时，总线系统会自动进行冲突监测及仲裁，从而确保了数据的正确性；

I2C总线采用8位、双向串行数据传送方式，标准传送速率为100kB／s，快速方式下可达400kB／s；同步时钟可以作为停止或重新启动串行口发送的握手方式；连接到同一总线的集成电路数目只受400pF的最大总线电容的限制。

1．2 I2C总线数据通信基本协议

利用I2C总线进行数据通信时，应遵守如下基本操作：

（1）总线应处于不忙状态，当数据总线（SDA）和时钟总线（SCL）都为高电平时，为不忙状态；

（2）当SCL为高电平时，SDA电平由高变低时，数据传送开始。所有的操作必须在开始之后进行；

（3）当SCL为高电平时，SDA电平由低变为高时，数据传送结束。在结束条件下，所有的操作都不能进行；

（4）数据的有效转换开始后，当时钟线SCL为高电平时，数据线SDA必须保持稳定。若数据线SDA改变时，必须在时钟线SCL为低电平时方可进行。

2 AT89C51与MAX517的I2C数据通信

2．1 MAX517简介

MAX517是MAXIM公司生产的8位电压输出型DAC数模转换器，它带有I2C总线接口，允许多个设备之间进行通讯。

MAX517采用单5V电源工作。该芯片的引脚图见图1所示。各引脚的具体说明如下：

1脚（OUT）：D／A转换输出端；

2脚（GND）：接地；

3脚（SCL）：时钟总线；

4脚（SDA）：数据总线；

5、6脚（AD1，AD0）：用于选择哪个D／A通道的转换输出?由于MAX517只有一个D／A，所以，使用时，这两个引脚通常接地。

7脚（VCC）：电源；

8脚（REF）：参考。

2．2 MAX517的工作时序

图3

    图2是MAX517的一个完整的转换时序。首先应给MAX517一个地址位字节。MAX517在收到地址字节位后，会给AT89C51一个应答信号。然后，在给MAX517一个控制位字节，MAX517收到控制位字节位后，再给AT89C51发一个应答信号。之后，MAX517便可以给AT89C51发送8位的转换数据（一个字节）。AT89C51收到数据之后，再给MAX517发一个应答信号。至此，一次转换过程完成。

MAX517的一个地址字节格式如下：

BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT001011AD1AD00其中，前三位010出厂时已设定。对于MAX517，BIT4和BIT3这两位应取为1。因为一个AT89C51上可以挂4个MAX517，而具体是对哪一个MAX517进行操作，则由AD1、AD0的不同取值来控制。

MAX517的控制字节格式如下：

BIT7BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0R2R1R0RSTPDXXA0在该字节格式中，R2、R1、R0已预先设定为0；RST为复位位，该位为1时复位所有的寄存器；PD 为电源工作状态位，为1时，MAX517工作在4μA的休眠模式，为0时，返回正常的操作状态；A0为地址位，对于MAX517，该位应设置为0。

2．3 MAX517与AT89C51的硬件连接

AT89C51是ATMEL公司的89系列单片机的一种电路，是市面上应用相当广泛的一种产品。

图3所示为MAX517与AT89C51的硬件连接电路。该硬件电路中，采用MAX813作为看门狗电路,既可自动复位，也可手工复位。利用该电路可以用数码管来显示0－255个数字量,图中,采用MAX7219作为数码驱动电路,若将MAX517的输出引脚连接到示波器上，还可以显示相应的模拟电压的变化情况。

3 MAX517与AT89C51的通信子程序

该系统应将MAX517作为从设备，AT89C51作为主设备。首先主设备向从设备发送一个地址字节58H，之后从设备则发一个应答信号，主设备接到应答后，再发给从设备一个控制字节00H，当从设备接到该控制字节后，再发给主设备一个应答。之后主设备便可发给从设备要转换的8位数据。其工作流程图见图4所示。具体的程序代码如下：

程序开始时，定义P1．6，P1．7为SDA，SCL；

／／起始条件子函数

void Start（void）

{

SDA＝1；

SCL＝1；

NOP；

SDA＝0；

NOP；

}

／／停止条件子函数

void Stop(void)

{

SDA＝0;

SCL＝1;

NOP;

SDA＝1;

NOP;

}

／／应答子函数

void Ack(void)

{

SDA＝0;

NOP;

SCL＝1;

NOP;

SCL＝0;

}

／／发送数据子程序，Data为要发送的数据

void Send(uchar Data)

{

uchar BitCounter＝8; ／／位数控制

uchar temp; ／／中间变量控制

do{

temp＝Data;

SCL＝0;

NOP;

if((temp＆0x80)＝＝0x80)

／／如果最高位是1

SDA＝1;

else

SDA＝0;

SCL＝1;

temp＝Data＜＜1; ／／左移

Data＝temp;

BitCounter－－;

}while(BitCounter);

SCL＝0;

}

／／读一个字节的数据，并返回该字节值

uchar Read(void)

{

uchar temp＝0;

uchar temp1＝0;

uchar BitCounter＝8;

SDA＝1;

do{

SCL＝0;

NOP;

SCL＝1;

NOP;

if(SDA) ／／如果SDA＝1

temp＝temp｜0x01;

else

temp＝temp＆0xfe;

if(BitCounter－1)

{

temp1＝temp＜＜1;

temp＝temp1;

}

BitCounter－－;

}while(BitCounter);

return(temp);

}?