Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Формат асинхронной посылки позволяет выявлять возможные ошибки передачи.

• Если принят перепад, сигнализирующий о начале посылки, а по стробу старт-бита зафиксирован уровень логической единицы, старт-бит считается ложным и приемник снова переходит в состояние ожидания. Об этой ошибке приемник может не сообщать.

• Если во время, отведенное под стоп-бит, обнаружен уровень логического нуля, фиксируется ошибка стоп-бита.

• Если применяется контроль четности, то после посылки бит данных передается контрольный бит. Этот бит дополняет количество единичных бит данных до четного или нечетного в зависимости от принятого соглашения. Прием байта с неверным значением контрольного бита приводит к фиксации ошибки.

• Контроль формата позволяет обнаруживать обрыв линии: как правило, при обрыве приемник “видит” логический нуль, который сначала трактуется, как старт-бит и нулевые биты данных, но потом срабатывает контроль стоп-бита.

Для асинхронного режима принят ряд стандартных скоростей обмена: 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 и 115200 бит/с. Иногда вместо единицы измерения “бит/с” используют “бод” (baud), но при рассмотрении двоичных передаваемых сигналов это некорректно. В бодах принято измерять частоту изменения состояния линии, а при недвоичном способе кодирования (широко применяемом в современных модемах) в канале связи скорости передачи бит (бит/с) и изменения сигнала (бод) могут отличаться в несколько раз.

Количество бит данных может составлять 5, 6, 7 или 8 (5- и 6-битные форматы распространены незначительно). Количество стоп-бит может быть 1, 1,5 или 2 (“полтора бита” означает только длительность стопового интервала).

В данной работе предоставляются следующие варианты передачи данных:

• Скорость передачи данных: 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 14400, 19200, 38400, 56000, 57600, 115200, 128000

• Количество стоповых бит: 1, 2, 1.5

• Бит четности – не используется

• Число информационных бит – 8

• ReadTimeout – 1000 ms

• WriteTimeout – 1000 ms

• ReadBufferSize – 4096 bytes

• WriteBufferSize – 2048 bytes

4.4. Реализация физического уровня

4.4.1. Открытие порта

В ОС Windows доступ к COM-портам предоставляется посредством файловых интерфейсов. В данной работе доступ предоставляется на основе класса SerialPort. Этот класс используется для управления файловым ресурсом последовательного порта. Данный класс предоставляет возможности управления вводом-выводом в синхронном режиме или на основе событий, доступа к состоянию линии и состоянию разрыва, а также доступа к свойствам последовательного драйвера.

Соответственно, для открытия порта в языке C# используется функция класса SerialPort Open(). В качестве параметров этому методу передаются параметры, настраивающие передачу данных на физическом уровне, упомянутые выше, а также имя доступного COM-порта для подключения. При успешном выполнении функции свойство IsOpen экземпляра класса SerialPort становится равным true, в противном случае генерируется одно из следующих исключений:

• UnauthorizedAccessException

• ArgumentOutOfRangeException

• ArgumentException

• IOException

• InvalidOperationException

Тайм-ауты необходимы для правильной работы функций чтения из порта и записи в порт. В программе определяются следующие значения:

• ReadTimeout определяет срок ожидания в миллисекундах для завершения операции чтения из порта.

• WriteTimeout определяет срок ожидания в миллисекундах для завершения операции записи в порт.

По истечении данных таймаутов в случае неуспешной записи/чтения генерируется исключение TimeoutException - задает сообщение с описанием источника исключения. Если метод вызывает это исключение, обычно выдается сообщение "Операция не завершена в связи с истечением тайм-аута".

Также при выполнении метода экземпляру SerialPort предоставляется базовый объект Stream для работы, - в целом, класс Stream является абстрактным базовым классом всех потоков. Поток — это абстракция последовательности байтов, например файл, устройство ввода-вывода, канал взаимодействия процессов или сокет TCP/IP. В данном случае Steam представляет собой абстракцию для канала, осуществляющего запись данных в порт.

4.4.2. Закрытие порта.

Закрытие порта осуществляется путем вызова метода Close() на экземпляре класса SerialPort. Данный метод закрывает соединение порта, присваивает свойству IsOpen значение false и уничтожает внутренний объект Stream.

4.4.3. Передача данных

В данной работе передача данных между двумя компьютерами осуществляется вызова метода Write(Byte[], Int32, Int32) класса SerialPort.

Для передачи данных в классе SerialPort существует набор методов Write, отличающихся параметрами:

• Записывает указанную строку в последовательный порт.

• Записывает указанное число байтов в последовательный порт, используя данные из буфера.

• Записывает указанное число символов в последовательный порт, используя данные из буфера.

4.4.4. Прием данных

Прием данных реализуется как обработчик события DataReceived класса SerialPort, - данное событие активизируется при наличии данных во входном буфере порта. В рамках физического уровня обработчика данные считываются с помощью набора методов для считывания данных Read, отличающихся принимаемыми параметрами:

• Считывает из входного буфера SerialPort определенное число байтов и записывает их в байтовый массив, начиная с указанной позиции.

• ReadByte - Считывает из входного буфера SerialPort один байт в синхронном режиме.

• ReadChar - Считывает из входного буфера SerialPort один символ в синхронном режиме.

• ReadExisting - Считывает все непосредственно доступные байты в соответствии с кодировкой из потока и из входного буфера объекта SerialPort.

Для анализа числа поступивших батов используется свойство BytesToRead, получающее число байтов данных, находящихся в буфере приема.

5. Канальный уровень

5.1. Функции канального уровня

На канальном уpовне должны выполняться следующие функции:

1. Запpос логического соединения;

2. Упpавление пеpедачей кадpов;

3. Обеспечение необходимой последовательности блоков данных, пеpедаваемых чеpез межуpовневый интеpфейс;

4. Проверка целостности логического соединения;

5. Посылка подтверждения;

6. Запpос на pазъединение логического соединения;

7. Контроль и исправление ошибок.

5.2. Протокол связи

Важнейшими понятиями протокола связи являются управление ошибками и управление потоком. В основном протокол содержит набор соглашений или правил, которого должны придерживаться обе стороны связи для обеспечения получения и корректной интерпретации информации, передаваемой между двумя сторонами. Таким образом, помимо управления ошибками и потоком протокол связи регулирует также следующие вопросы

• формат передаваемых данных (число битов на каждый элемент и тип используемой схемы кодирования);

• тип и порядок сообщений, подлежащих обмену для обеспечения (свободной от ошибок и дубликатов) передачи информации между двумя взаимодействующими сторонами.

Например, перед началом передачи данных требуется установить соединение между двумя сторонами, тем самым проверяется доступность приемного устройства и его готовность воспринимать данные. Для этого передающее устройство посылает специальную команду: запрос на соединение и ожидает ее приема с другого COM-порта.

5.3. Защита передаваемой информации

При передаче данных по линиям могут возникать ошибки, вызванные электрическими помехами, связанными, например, с шумами, порожденными коммутирующими элементами сети. Эти помехи могут вызвать множество ошибок в цепочке последовательных битов.

Метод четности/нечетности или полученная в развитие этого метода контрольная сумма блока не обеспечивают надежного обнаружения пачки ошибок. Для этих случаев чаще всего применяется альтернативный метод, основанный на полиномиальных кодах. Полиномиальные коды используются в схемах покадровой (или поблочной) передачи. Это означает, что для каждого передаваемого кадра формируется один-единственный набор контрольных разрядов, значения которых зависят от фактического содержания кадра. Приемник выполняет те же вычисления с полным содержимым кадра; если при передаче ошибки не возникли, то в результате вычислений должен быть получен заранее известный ответ. Если этот ответ не совпадает с ожидаемым, то это указывает на наличие ошибок.

В данной программе передаваемая информация защищена циклическим кодом Х³+X+1.

5.4. Циклическое кодирование

Алгоритм кодирования состоит в том, что каждый байт, подлежащий кодированию, разбивается на части по 4 бита, после чего делится на полином и результат деления, 1 байт, передаётся по сети, т.е. в итоге из каждого байта получается два. На принимающей стороне производится обратные операции, определяем частное и остаток. По остатку определяем вектор ошибки, если остаток нулевой, то данные дошли безошибочно, если же ненулевой, то отсылаем отрицательную квитанцию — просьбу повторить посылку пакета.

5.4.1. Этапы кодирования циклическим кодом

1. Умножить исходный кодовый полином m(x) = m_k-1x^k-1 + .... + m₁x + m₀ на (x^n-k) , что соответствует сдвигу кодового вектора в сторону старших разрядов на (n-k) разрядов:

x^n-k•m(x) = m_k-1x^n-1 + .... + m₁x^n-k+1 + m₀x^n-k

1. Получить остаток p(x) от деления x^n-k•m(x) на порождающий полином g(x):

x^n-k•m(x) = q(x)•g(x) + p(x),

где q(x) – частное, p(x) - остаток. Так как степень полинома g(x) равна (n-k), то степень остатка должна быть равна (n-k-1) или быть меньше:

p(x) = p_n-k-1x^n-k-1 + .... + p₂x² + p₁x + p₀.

1. Так как левая часть уравнения p(x) +xn-k•m(x) = q(x)•g(x) кратна g(x), её можно раскрыть в виде полинома степени (n-1):

x^n-k•m(x) + p(x) = m_k-1x^n-1 + .... + m₁x^n-k+1 + m₀x^n-k + p_n-k-1x^n-k-1 + .... + p₁x + p₀.

И поэтому можно выполнить операцию конкатенации полученного кодового вектора остатка p(x) и исходного кодового вектора полинома m(x): m_k-1....m₁m₀p_n-k-1....p₂p₁p₀ .

5.4.2. Декодирование циклическим кодом

Пусть: v(x) - передаваемый кодовый полином, r(x) – принятый кодовый полином. Разделив r(x) на порождающий полином g(x), можно получить:

r(x) = g(x)•q(x) + s(x),

где q(x) – частное, s(x) – остаток.

Если остаток равен нулю, то есть принятый кодовый вектор является кратным порождающему полиному и, следовательно, ошибки нет или она не обнаружена.

Если остаток не равен нулю, то принятый кодовый вектор не является кодовым полиномом, то есть содержит ошибку.

Таким образом, ненулевой остаток определяет наличие ошибки, т.е. является ее синдромом:

s(x) = s_n-k-1x^n-k-1 + .... + s₁x + s₀.

Пусть полином вектора ошибки имеет вид:

e(x) = e_n-1x^n-1 + .... + e₁x + e₀.

Тогда r(x) = v(x) + e(x), а e(x) = v(x) + q(x)•g(x) + s(x).

Так как v(x) – кодовый полином, кратный g(x), т.е. v(x) = m(x)•g(x) , значит:

e(x) = [m(x) + q(x)]•g(x) + s(x).

Отсюда видно, что синдром s(x) является остатком от деления полинома вектора ошибок e(x) на порождающий полином g(x). В данной программе функция декодирования заключается в том, чтобы оценить синдром ошибки s(x) и определить, есть ошибка или её нет.

5.5. Передача данных

При выборе файла и дальнейшей его отправке ведущая станция формирует сначала заголовочный кадр и посылает его. Станция-получатель обрабатывает этот кадр, предоставляя пользователю выбор директории сохранения файла. Если все прошло успешно, станция-получатель отправляет положительную квитанцию. После этого начинается обмен станциями кадрами, ведущая станция посылает информационные кадры, а станция-получатель после каждого принятого кадра отправляет положительную квитанцию. В случае ошибки в информационном кадре компьютер – станция-получатель передаёт ведущей станции отрицательную квитанцию, и она повторяет передачу сообщения. Когда переданы все информационные кадры, ведущая станция посылает пустой заголовочный кадр, который сигнализирует об успешной передаче файла.

Характеристики

Список файлов курсовой работы