Галкин В.А., Аксенов А.Н. - Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине
Описание файла
Документ из архива "Галкин В.А., Аксенов А.Н. - Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "сетевые технологии" из 6 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "книги и методические указания", в предмете "сетевые технологии" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Галкин В.А., Аксенов А.Н. - Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине"
Текст из документа "Галкин В.А., Аксенов А.Н. - Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине"
Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана
Кафедра «Системы обработки информации и управления»
Методические указания
по выполнению курсовой работы по дисциплине
«Сетевые технологии в автоматизированных системах обработки информации и управления»
Разработали:
к.т.н., доцент Галкин В.А.
ст. преподаватель Аксенов А. Н.
ст. преподаватель Антонов А. И.
Москва - 2015
УДК 004.71-77
Рецензент: Недашковский В. М.
Галкин Валерий Александрович, Аксёнов Андрей Николаевич, Антонов Артём Ильич.
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Сетевые технологии в АСОИУ»
Данная работа предназначена для обучения студентов основам проектирования и построения простейших локальных сетей на базе интерфейса RS-232. В теоретических разделах авторы подробно изложили материал, необходимый для подготовки студентов к выполнению курсовой работы. Рассмотрены теоретические основы передачи данных, описание протокола RS-232. Описаны функции физического, канального и прикладного уровней. В качестве заданий студентам предлагается применить знания сетевых технологий на практике, разработав систему передачи данных между несколькими устройствами по протоколу RS-232. Студентам необходимо совместно реализовать проект на физическом, канальном и прикладном уровне, обеспечив их взаимодействие между собой, разработать пакет программной документации, а также оформить пояснительные листы.
Рекомендуется Учебно-методической комиссией НУК «Информатика и системы управления» МГТУ им. Н.Э. Баумана
Содержание
1. Описание функций физического уровня. | 3 |
1.1. Сигналы интерфейса RS-232-C | 3 |
1.2. Нуль-модемный интерфейс. | 7 |
1.2.1. Настройка COM-порта средствами библиотеки javax.comm. | 9 |
1.2.3. Описание класса SerialPort. | 9 |
1.2.4. Класс SerialPortEvent. | 11 |
2. Описание функций канального уровня. | 12 |
2.1. Протокол связи. | 12 |
2.2. Защита передаваемой информации. | 12 |
2.3. Примеры форматов кадров. | 13 |
2.3.1. Информационный I - Кадр. | 13 |
2.3.2. Супервизорный Link - Кадр. | 14 |
2.3.3. Супервизорный Uplink - Кадр. | 14 |
2.3.4. Супервизорный ACK - Кадр. | 14 |
2.3.5. Супервизорный Ret - Кадр. | 14 |
3. Описание функций прикладной уровень. | 15 |
3.1. Пример окна настройки подключения | 15 |
3.2. Пример окна главного меню. | 16 |
3.3. Пример окна личных сообщений. | 17 |
3.4. Пример окна истории сообщений | 17 |
3.5. Взаимодействие с канальным уровнем | 18 |
4. Варианты заданий. | 20 |
5. Литература. | 25 |
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, как показано на рисунке 1. 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. Она также должна быть одинаковой для передатчика и приемника.
Скорость изменения информативного параметра сигнала 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.
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.
Наименование сигнала | Цепь | Номер контакта | |
DB25P | DB9S | ||
DCD (Data Carrier Detect) RD (Receive Data) TD (Transmit Data) DTR (Data Terminal Ready) GND (Signal Ground) DSR (Data Set Ready) RTS (Reguest To Send) CTS (Clear To Send) RI (Ring Indicator) | 109 104 103 108 102 107 105 106 125 | 8 3 2 20 7 6 4 5 22 | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 |
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.
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 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:
-
компьютер после включения питания и открытия СОМ-порта выставляет сигнал DTR, который 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;
-
если компьютер получил сигнал DSR и хочет передать данные, он выставляет сигнал RTS;
-
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;
-
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.
Модем может передать данные в компьютер, когда он обнаружит несущую в линии и выставит 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:
-
RI-1 + DSR-1 — DTR-2;
-
DTR-1 — RI-2 + DSR-2;
-
CD-1 — CTS-2 + RTS-2;
-
CTS-1 + RTS-1 — CD-2;
-
RD-1 — TD-2;
-
TD-1 — RD-2;
-
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.