Галкин В.А., Ламожапов Ю.С. - Методические указания по выполнению курсовой работы (Галкин В.А., Ламожапов Ю.С. - Методические указания по выполнению курсовой работы)

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Кафедра «Системы обработки информации и управления»

Методические указания

по выполнению курсовой работы по дисциплине

«Сетевые технологии»

Москва - 2011

1. Описание функций физического уровня.

1.1. Сигналы интерфейса RS-232-C.

Последовательная передача данных означает, что данные передаются по единственной линии. При этом биты байта данных передаются по очереди с использованием одного провода. Для синхронизации группе битов данных обычно предшествует специальный стартовый бит, после группы битов следуют бит проверки на четность и один или два стоповых бита ( см. рисунок). Иногда бит проверки на четность может отсутствовать.

Рисунок 1.

Из рисунка видно, что исходное состояние линии последовательной передачи данных - уровень логической 1. Это состояние линии называют отмеченным — MARK. Когда начинается передача данных, уровень линии переходит в 0. Это состояние линии называют пустым — SPACE. Если линия находится в таком состоянии больше определенного времени, считается, что линия перешла в состояние разрыва связи — BREAK.

Стартовый бит START сигнализирует о начале передачи данных. Далее передаются биты данных, вначале младшие, затем старшие.

Контрольный бит формируется на основе правила, которое создается при настройке передающего и принимающего устройства. Контрольный бит может быть установлен с контролем на четность, нечетность, иметь постоянное значение 1 либо отсутствовать совсем.

Если используется бит четности P, то передается и он. Бит четности имеет такое значение, чтобы в пакете битов общее количество единиц (или нулей) было четно или нечетно, в зависимости от установки регистров порта. Этот бит служит для обнаружения ошибок, которые могут возникнуть при передаче данных из-за помех на линии. Приемное устройство заново вычисляет четность данных и сравнивает результат с принятым битом четности. Если четность не совпала, то считается, что данные переданы с ошибкой. Конечно, такой алгоритм не дает стопроцентной гарантии обнаружения ошибок. Так, если при передаче данных изменилось четное число битов, то четность сохраняется, и ошибка не будет обнаружена. Поэтому на практике применяют более сложные методы обнаружения ошибок.

В самом конце передаются один или два стоповых бита STOP, завершающих передачу байта. Затем до прихода следующего стартового бита линия снова переходит в состояние MARK.

Использование бита четности, стартовых и стоповых битов определяют формат передачи данных. Очевидно, что передатчик и приемник должны использовать один и тот же формат данных, иначе обмен будет невозможен.

Другая важная характеристика — скорость передачи данных. Она также должна быть одинаковой для передатчика и приемника.

Скорость передачи данных обычно измеряется в бодах.

Иногда используется другой термин — биты в секунду (bps). Здесь имеется в виду эффективная скорость передачи данных, без учета служебных битов.

Интерфейс RS232C описывает несимметричный интерфейс, работающий в режиме последовательного обмена двоичными данными. Интерфейс поддерживает как асинхронный, так и синхронный режимы работы.

Последовательная передача данных означает, что данные передаются по единственной линии. При этом биты байта данных передаются по очереди с использованием одного провода. Интерфейс называется несимметричным, если для всех цепей обмена интерфейса используется один общий возвратный провод — сигнальная «земля».

Интерфейсы 25-ти (DB25) или 9-ти (DB9) контактный разъем.

В интерфейсе реализован биполярный потенциальный код на линиях между DTE и DCE. Напряжения сигналов в цепях обмена симметричны по отношению к уровню сигнальной «земли» и составляют не менее +3В для двоичного нуля и не более -3В для двоичной единицы.

Каждый байт данных сопровождается специальными сигналами «старт» — стартовый бит и «стоп» — стоповый бит. Сигнал «старт» имеет продолжительность в один тактовый интервал, а сигнал «стоп» может длиться один, полтора или два такта.

Входы TD и RD используются устройствами DTE и DCE по-раз­ному. DTE использует вход TD для передачи данных, а вход RD для приема данных. И наоборот, устройство DCE использует вход TD для приема, а вход RD для передачи данных. Поэтому для сое­динения двух DTE необходимо перекрестное соединение линий TD и RD в нуль-модемном кабеле.

Рассмотрим самый низкий уровень управления связью - под­тверждение связи.

В начале сеанса связи компьютер (DTE) должен удостове­риться, что модем (DCE) находится в рабочем состоянии. Для этой цели компьютер подает сигнал по линии DTR. В ответ модем подает сигнал по линии DSR. Затем, после вызова абонента, мо­дем подает сигнал по линии DCD, чтобы сообщить компьютеру, что он произвел соединение с удаленной системой.

Более высокий уровень используется для управления потоком (скоростью обмена данными) и также реализуется аппаратно. Этот уровень необходим для того, чтобы предотвратить передачу боль­шего числа данных, чем то, которое может быть обработано при­нимающей системой.

В полудуплексных соединениях DTE подает сигнал RTS, когда оно желает передать данные. DCE отвечает сигналом по линии CTS, когда оно готово, и DTE начинает начинает передачу дан­ных. До тех пор, пока оба сигнала RTS и CTS не примут активное состояние, только DCE может передавать данные. Иногда для сое­динения двух устройств DTE эти линии (RTS и CTS) соединяются вместе на каждом конце кабеля. В результате получаем то, что другое устройство всегда готово для получения данных ( если при большой скорости передачи принимающее устройство не успе­вает принимать и обрабатывать данные, возможна потеря данных).

Для решения всех этих проблем для соединения двух уст­ройств типа DTE используется специальный нуль-модемный кабель.

1.2. Нуль-модемный интерфейс.

Обмен сигналами между адаптером компьютера (DTE) и модемом (DCE) (или 2-м компьютером присоединенным к исходному посредством кабеля стандарта RS-232C) строится по стандартному сценарию, в котором каждый сигнал генерируется сторонами лишь после наступления определенных условий. Такая процедура обмена информацией называется запрос/ответным режимом, или “рукопожатием” (handshaking). Большинство из приведенных в таблице сигналов как раз и нужны для аппаратной реализации “рукопожатия” между адаптером и модемом.

Обмен сигналами между сторонами интерфейса RS-232C выглядит так:

1. компьютер после включения питания выставляет сигнал DTR, который постоянно удерживается активным. Если модем включен в электросеть и исправен, он отвечает компьютеру сигналом DSR. Этот сигнал служит подтверждением того, что DTR принят, и информирует компьютер о готовности модема к приему информации;

2. если компьютер получил сигнал DSR и хочет передать данные, он выставляет сигнал RTS;

3. если модем готов принимать данные, он отвечает сигналом CTS. Он служит для компьютера подтверждением того, что RTS получен модемом и модем готов принять данные от компьютера. С этого момента адаптер может бит за битом передавать информацию по линии TD;

4. получив байт данных, модем может сбросить свой сигнал CTS, информируя компьютер о необходимости “притормозить” передачу следующего байта, например, из-за переполнения внутреннего буфера; программа компьютера, обнаружив сброс CTS, прекращает передачу данных, ожидая повторного появления CTS.

Когда модему необходимо передать данные в компьютер, он (модем) выставляет сигнал — DCD. Программа компьютера, принимающая данные, обнаружив этот сигнал, читает приемный регистр, в который сдвиговый регистр “собрал” биты, принятые по линии приема данных RD. Когда для связи используются только приведенные в таблице данные, компьютер не может попросить модем “повременить” с передачей следующего байта. Как следствие, существует опасность переопределения помещенного ранее в приемном регистре байта данных вновь “собранным” байтом. Поэтому при приеме информации компьютер должен очень быстро освобождать приемный регистр адаптера. В полном наборе сигналов RS-232C есть линии, которые могут аппаратно “приостановить” модем.

Нуль-модемный интерфейс характерен для прямой связи компьютеров на небольшом расстоянии (длина кабеля до 15 метров). Для нормальной работы двух непосредственно соединенных компьютеров нуль-модемный кабель должен выполнять следующие соединения:

1. RI-1 + DSR-1 — DTR-2;

2. DTR-1 — RI-2 + DSR-2;

3. CD-1 — CTS-2 + RTS-2;

4. CTS-1 + RTS-1 — CD-2;

5. RD-1 — TD-2;

6. TD-1 — RD-2;

7. SG-1 — SG-2;

Знак «+» обозначает соединение соответствующих контактов на одной стороне кабеля.

1.2.1. Настройка COM-порта средствами библиотеки javax.comm.

Прикладная библиотека javax.comm предлагает широкие возможности по настройке COM-порта. Подробное описание библиотеки http://java.sun.com/products/javacomm/reference/api/index.html.

1.2.3. Описание класса SerialPort.

Класс SerialPort дает возможность управления последовательными портами компьютера. Он определяет минимальную функциональность для работы с ними.

Поля класса:

DATABITS_5 – 5 бит данных.

DATABITS_6 - 6 бит данных.

DATABITS_7 - 7 бит данных.

DATABITS_8 - 8 бит данных.

FLOWCONTROL_NONE – отключить управление обменом данными.

FLOWCONTROL_RTSCTS_IN – RTS/CTS управление обменом данными.

FLOWCONTROL_RTSCTS_OUT – RTS/CTS управление обменом данными.

FLOWCONTROL_XONXOFF_IN – XON/XOFF управление обменом данными.

FLOWCONTROL_ XONXOFF_OUT – XON/XOFF управление обменом данными.

PARITY_EVEN - Дополнение до четности.

PARITY_MARK - Бит четности всегда 1.

PARITY_NONE - Бит четности отсутствует.

PARITY_ODD – Дополнение до нечетности.

PARITY_SPACE – Бит четности всегда 0.

STOPBITS_1 - один стоп-бит.

STOPBITS_1_5 - полтора стоп-бита.

STOPBITS_2 – два стоп-бита.

Методы класса:

addEventListener() – добавляет обработчик событии для Com-порта.

getBaudRate() – возвращает установленную скорость передачи.