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通訊架構說明

閱讀:2210        發布時間:2010-2-27

RS-232(Recommended Standard-232)

RS-232 (Recommended Standard-232) 是由電子工業協會(Electronic Industries Association,EIA) 所制定的異步傳輸(asynchronous transmission) 標準接口。

這也是許多個人計算機上的通訊接口之一,在IBM-PC 上,一般計算機可連接二至四個 RS-232 接口。一般又稱此接口為『串行端口』或『串行端口』(serial port),由于 RS-232 是由 EIA 所定義的,所以也常稱為 EIA-232,目前演進到第四代 RS-232D。
通常 RS-232 接口以九個接腳 (DB-9) 或是二十五個接腳 (DB-25)的型態出現,一般個人計算機上會有兩組 RS-232 接口,分別稱為 COM1 和 COM2;此外,還可以連接 COM3 及 COM4,不過因為 COM1/COM3 共享 IRQ 4,而COM2/COM4 共享 IRQ 3,所以同時zui多只能使用四個 COM ports 的其中兩個。

此接口通常用來連接調制解調器、序列鼠標 (PS/2 鼠標不占用 COM port)、條形碼機 、簡單的工業控制組件、串行端口列表機(一般打印機只支持傳輸速度較快的并行端口傳輸),但是因為序列傳輸是每次傳送一個位,比并行端口傳輸 (一次傳送八個位) 要慢許多,因此連接其它計算機和打印機的工作大多由并行端口來代替。
 

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RS-232

RJ-45 (Registered Jack-45)
RJ-45 (Registered Jack-45) 是一次能接四對線 (八條線)的美式接頭,通常它使用于 UTP 局域網絡系統當中,因為一般的 Hub所使用的便是 RJ-45 接頭 (一般系統使用的是較小的、兩芯或是四芯的 RJ-11 接頭)。

在 IEA/TIA-568 纜線標準當中制定了 RJ-45 的八條銅線的顏色,其中由左至右分別是 1 到 8 的編號,*條線是白色或是白綠色,第八條線則是棕色或是白棕色。而 4、5 稱為*對線,3、6 為第二對線,1、2 為第三對線,而 7、8 為第四對線。
許多網絡系統都使用 RJ-45 接頭當網絡接口,但是并非所有的通訊系統都使用所有的八條銅線,例如 10Base-T 與 100Base-TX 使用 1、2、3、6 四條線 (二、三對),而 Token Ring 則使用*的 3、4、5、6 四條線(一、二對),FDDI 使用兩端的 1、2、7、8 四條線 (三、四對),而 ISDN 則使用所有的八條線 (一、二、三、四對)。

RK-45

RG-58 粗同軸電纜
RG-58它是一種直徑為 1/2 英吋的同軸電纜,適用于粗同軸以太網絡 (Thick Ethernet),其纜線阻抗為 50 奧姆。
 

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RG-58

無線局域網絡(Wireless LAN / WLAN)

 
無線局域網絡(簡稱Wireless LAN / WLAN),系以計算機透過區域空間的無線網絡卡(Wireless Card / PC/MCIA卡),結合存取橋接器(Access Point)進行區域無線網絡連結,進行網絡資源的利用。
簡單地說,無線局域網絡與一般傳統的以太網絡(Ethernet)的概念并無不同,只是,無線局域網絡將客戶端接取網絡的線路傳輸部分化為無線傳輸之形式。 

■ 優點
與有線局域網絡相較,真是優點多多,例如:
可輕易地在網絡中增加新的使用者,而無須受限于網絡可聯機端點數多寡,使用時也不必遷就網絡線與插槽,可省去有線網絡布線的人力與物力成本。
具有高速寬帶上網的特性,它可提供11 Mbps,約200倍于一般網絡撥接器(Modem 56Kbps)的傳輸速度,可滿足使用者對大量的檔案傳輸之需求。

因此,無線局域網絡不僅可作為有線局域網絡的延伸,更可能在不久的將來,取代有線局域網絡,改變人們對于網絡的使用習慣。

■ 應用
目前在國外,無線寬帶上網已經十分普及,例如許多機場、飯店旅館、咖啡連鎖店等,都有類似的服務。使用者只要利用自己的筆記型計算機或PDA,插入無線網絡卡(Wireless LAN Card)后,即可優游于網絡世界中,收送信件、聯機游戲、檢查個人投資理財訊息等,網絡資源的汲取與運用可以說是零時差、,想上就上,既迅速又便利。
 

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無線HUB集線器

藍芽(Bluetooth)

「藍芽」(Bluetooth) 是一項新無線通訊技術,這項技術的主要目的是提供各種電子設備(行動、PDA、家電) 之間的短距離(10-100公尺)以內,進行數字數據的無線傳輸,也就是說您將不需要任何有形的線路將它們串在一起,就可以建構一套無線個人局域網絡(Personal Area Network)。

藍芽技術可以讓手機、計算機、PDA等產品與家中或公司的、計算機聯機,建立小范圍的無線通訊網路,并在十公尺范圍之內,不受方向限制,穿透障礙物,進行一對多的短距離數據傳輸;不過所有與之連接的設備都需加裝藍芽芯片才能運作。
  所謂的藍芽芯片是由「無線模塊」與「基頻模塊」所構成,安裝在各類電子產品上,看起來像是一個小型的無線收發器,讓電子產品透過無線電波能夠彼此溝通。由于體積小的緣故,因此很有機會成為講究精巧的攜帶型信息設備 (如 PDA 或手機) 的標準配備之一,當具備藍芽芯片的設備開機時,便會自動在其半徑10公尺 ~ 100 公尺以內檢測出其它使用藍芽的機器,互相認證后即可開始傳輸。如下圖:

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藍芽

光纖(Fiber Optic)
光纖 (Fiber Optic) 是由美國的康寧玻璃公司(Corning Inc. 代號 GLW)在80年代研究成功的產品。
光纖是用一種像頭發一般細的玻璃纖維細線傳播信息。傳播的技術是以"{雷射激光"{經過玻璃纖維的細線以像光一般的速度傳遞。光纖與傳統的信息傳播所不同之處,是光纖用「光」,而傳統的信息傳播則用「電」透過銅線傳遞信息。經過了二十多年的不斷研究發展,如今光 纖已是速度zui快、質量zui高、容量zui大的通訊技術。

光纖在距離上的規范如下表:

標準

光纖材質

蕊心直徑

(microns)

Modal bandwidth

(MHz * km)

zui小長度

公尺

1000BASE-SX

多模

62.5

160

2-200

1000BASE-SX

多模

62.5

200

2-275

1000BASE-SX

多模

50

400

2-500

1000BASE-SX

多模

50

500

2-550

1000BASE-LX

多模

62.5

500

2-550

1000BASE-LX

多模

50

400

2-550

1000BASE-LX

多模

50

500

2-550

1000BASE-LX

單模

9

 

2-5000

                                                        Microns:微米,百萬分之一公尺 
 

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光纖

 
SCSI(Small Computer System Interface)
■  SCSI – 1 簡介
SCSI(Small Computer System Interface)是一種工業標準的總線接口,一般都稱它為「SCUZZY」。
SCSI可以用高速的傳輸速度串接多臺外圍設備,是一個相當搶手的標準接口。


SCSI(Small Computer System Interface,小型計算機系統接口)簡介:

SCSI發展概要:
SCSI接口是一個快速、智慧而且采多任務的I/O標準接口,它是以Shugart公司的SASI(Shugart Associates
System Interface)為基準再標準化的接口,zui早在公元1986年便出現了*個SCSI傳輸接口,稱為「SCSI1」,之后還有SCSI2、SCSI3的新規格。zui早SCSI1有zui大5MB/sec的數據傳輸速率,zui多可串接7臺8位、且支持同步和異步的外圍設備;SCSI2因為支持「Fast SCSI」、「Wide SCSI」所以有更快的傳輸速率。

「Fast SCSI」是指以8位來傳輸而速度可達到10MB/sec,而「Wide SCSI」則是以16位來傳輸,
但速度比Fast SCSI快一倍,而且可串接15臺16位的SCSI外圍設備,發展到SCSI3時又有Ultra SCSI和Ultra Wide SCSI的出現,速度更可高達40MB/sec之多

CSI連接器的類型 :
SCSI連接器分爲內置和外置兩種, SCSI內置則分爲50針、68針和80針。
SCSI 卡可以連接 7 部 SCSI 外圍設備。全部有8個設備編號,但是SCSI適配卡本身須占用1個,因此真正串接的設備只有7部多任務輸出 / 輸入數據的能力。

SCSI設備在準備傳輸數據的空檔 (尚未開始利用信道傳送數據或中途需要停下傳輸動作以進行其它的運算時 )別的外圍設備可以趁此先作運用,以減少通道閑置,充份發揮效能.可同步傳送數據。

數據實際傳輸方式有異步(Asynchronous)與同步(Synchronous)之分
同步傳送:傳輸率5MB/sec相同的數據長度
異步傳送:傳輸率1.8MB/sec


■ SCSI - 2 簡介:
除了具有SCSI-1的功能,及改進缺點外,也增加了幾項功能.
快的傳輸速率
同步的傳輸頻率已提高至10MHz,可在數據寬度8bits下產生10MB/sec的傳輸率.
串更多的設備
SCSI - 2zui多可串接7或15部外圍,其中可串接15臺的適配卡稱為Wide SCSI," Wide "采用16 bits的數據寬度比一般8 bits寬2倍.
 

SCSI接口規格:

SCSI 版本

總線寬度

數據傳輸率

SCSI-1

8

5 MB/sec

Fast SCSI

8

10 MB/sec

Fast/Wide SCSI

16

20 MB/sec

Ultra SCSI

8

20 MB/sec

Wide Ultra SCSI

16

40 MB/sec

Ultra 2 SCSI (Fast 40)

8

40 MB/sec

Ultra 2 SCSI (Fast 80)

16

80 MB/sec

● SCSI-3 簡介
目前的高階產品都以Ultra 為主,由于高速的傳輸,內部的接頭都使用68 pins.
 

世代

傳輸頻率(MHz)

資料頻寬(bits)

傳輸率(MB/sec)

可連接設備數

SCSI- 1

 

5

8

5

7

SCSI 2

Fast

10

8

10

7

Wide

10

16

20

15

SCSI- 3

Ultra(Fast-20)

20

8

20

7

Ultra Wide

20

16

40

15

Ultra - 2(Fast-40)

40

8

40

7

Ultra - 2

40

6

80

15

LVD(low voltage differential) 排線
傳統SCSI排線在傳輸上會受到串接的設備數,及串接距離的影響,通常速度越高,設備愈多可串接的距離愈短,從Ultra 2之后,改用新的LVD串接模塊(低電位差動法)可達到較高的傳輸率,且長度可擴展至12公尺,使用68pins.
■ Bios
SCSI (基本輸出/輸入例程)的存放位置.
 

 Adaptec  AHA-2940U2W  SCSI  BIOS  v2.01.0

       (c)   1998  Adaptec ,     Inc .  All  Rights  Heserved .

   <<< Press <Ctrl><A> for SCSISelect(TM) Utility ! >>>   

SCSI  ID:15 FUJITSU  MAH3182LP ULTRA2-LVD -Hard disk2

SCSI  BIOS  Installed  Successfully  !                   

有些便宜的SCSI并沒有Bios開機時就沒有類似的畫面,但是可以外掛程序來提供Bios服務,只是效能稍差。
■ 新指令集提高產品兼容性
PS. 傳輸頻率:1 秒鐘傳遞數據的次數,單位為MHz/sec.
傳輸率:1秒鐘傳遞的數據量,單位為MB / sec.
以SCSI- 2而言,每秒的傳輸頻率是10 MHz/ sec,每次可傳8bits則傳輸率為10 MHzx8 bits=10MB/sec.


 

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SCSI

 
■ USB
USB總線是一種隨插即用型總線,主機可以對連接到這種總線上的設備進行自動檢測和自動配置,因此藉由USB接口可以方便地將一些接口設備如鍵盤和鼠標等連接到PC機上。由于目前USB接口已經成為PC機的標準配置,因此應用人員無需再去購買的控制器。另外值得一提的是,由于藉由USB進行儀器控制還沒有現成的協議可以利用,因此需要從儀器制造商處獲得專門的處理設備。
 

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USB

■ IEEE1394
IEEE1394是蘋果公司開發的一種高性能串行總線,雖然微軟的窗口98/2000支持該總線,但In的PC
周邊芯片目前仍未配備支持該總線的電路,因此在大多數情況下PC機仍要采用IEEE1394控制器。IEEE1394產業協會已經定義了藉由1394控制儀器所需的整套協議。


1394是一種新的序列總線接口,它只有6條信號線,但是速度快,頻寬大,傳輸速率可達400Mb/s以上,
可以用來連接計算機和數字家電。

基本上1394是一個樹狀結構,也可以不經計算機彼此收發數據,一個網絡zui多可以連接63個裝置,而計算機只要連接上其中一個1394裝置,就可以存取整個網絡的所有裝置。同時網絡中的裝置都可以在開機使用狀態下任意更換,移除或新增IEEE-1394總線規格技術及相關周邊

源由:
在1986年時蘋果計算機的技術師先提出了「火線」(Fire Wire)高速序列總線的標準。
1994年時1394貿易協會的成立促成了這項標準,「火線」也因此受到歡迎。
1995年這項標準得到際電子工業技術協會IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)的認證。
目前實施的1394則是修改之后的標準,稱為1394.A.。

IEEE-1394用途:
 IEEE1394是一種IEEE總線接口標準,為了可移植性和桌面操作環境。提供一種重要的連結應用技術,可連接多達63個外圍裝置傳輸速度可達100、200、300、400MB,甚至將來的發展目標為1.2GB或 3.2GB,可傳輸的數據較IDE總線(目前zui高100MB/Sec)及SCSI總線(Ultra3 Wide SCSI 160MB/Sec)大上許多,所以可用來連接硬盤、光驅、DVD、刻錄機、數字像機...等需要大量傳輸速度的外圍設備,并增加其效能。


1394是一個具親和性(user-friendly)的接駁接口,它可將電視機、錄像機、攝影/攝錄機及譯碼器/置頂盒(set-top boxes)等各式各樣的數碼化電子器材聚合在計算機系統上。

■ Device Bay(整合IEEE1394與USB):
  1997年6月由Compaq、In、Microsoft正式公開*版,公眾版本 v0.8的新"擴充槽"標準Device Bay重新定義了擴充槽的標準與外圍設備硬件的機械規范。
它代表未來所有外圍設備廠商,可以依循此一全新架構,發展"標準化"的外圍設備,讓使用者購買到的外圍設備全部能被安置在相同的標準插槽中,因此無論是擴充硬式磁盤驅動器(HDD)、高密度軟性磁盤驅動器(FDD)、數字視訊磁盤只讀存儲器驅動器(DVD-ROM)等儲 存裝置,以及調制解調器、甚至以太網絡面板等網絡設備等,都能被安裝在相同的接口槽中。 擴充盒的電纜在IEEE1394的標準中,包括了一個"為供應電壓"而定義的6蕊線纜,與一個為"非電源信號"而定義的4蕊線纜。
4蕊線纜是用來連接個人計算機與擴充槽盒,它比6蕊線纜少了些纜線與連接器。因此擴充盒將有一個屬于它自己的電源供應。理由是透過IEEE1394所得到的可利用電力,對于許多儲存接口設備而言,包括:硬式磁盤驅動器,都可能不敷使用。
由于Device Bay控制回路被置放在擴充盒內,因此未來個人計算機廠商將僅使用IEEE1394與USB作為外接接口。Device Bay的四種電路 Device Bay的標準中內含四種電路,IEEE1394連結層電路(link layer)、 實體層(physical layer)、 USB控制電路以及Device Bay控制電路。這四種電路在個人計算機上與擴充盒上都是必要的。 外圍設備本身則只需要兩個1394的電路或USB控制電路。
芯片組zui大供貨商In指出,計劃中將逐步把Device Bay控制電路整合進個人計算機系統芯片組里,其次會把1394實體層電路亦整合在里面。目前市面上,除了In以外,尚包括威盛電子等多家系統芯片組廠商已把 USB控制電路整合進系統芯片組中,威盛電子更與In同步在98年產品規劃時程中,將1394實體層電路與Device Bay控制電路分別整合入北橋與南橋芯片組中。
由于Device Bay控制電路范圍約在10,000至15,000電閘,1394連結層電路約需30,000電閘,整合之后對于系統芯片組的成本應無太大的影響。
至于另外1394的實體層傳輸電路是否內建入系統芯片組當中則尚未決定。其中zui主要的原因之一是,實體層傳輸電路為模擬技術,而系統晶 片組為數字電路整合,當模擬與數字技術要混合時,通常需要延長芯片 的研發時間。這就是為什么廠商通常傾向把模擬芯片保持單顆設計的原因,這樣在成本的控制上較符合經濟效益。
其次是傳輸電路通常會因為要提高數據傳輸速率而必須經常作改變, 就以目前In的規劃而言,就有800Mbits/s、1.6Gbits/s,甚至3.2Gbits/s 等的規劃。
第三個主因則是,到底每家制造商想放幾個IEEE1394接口在個人計算機上,根據不同的需求可能是一個也可能是三個,所以In建議是不要把1394實體層傳輸電路放進系統芯片組中,以免限制了個 人計算機制造廠商的設計自由。

■ IEEE-1394規格及功能特性:
 

傳輸速率

100MB/s200MB/s400MB/s及其未來可能發展到1.6GB/s3.2GB/s

支持裝置數

63

纜線(Cable)長度

4.5公尺

接頭

6 Pin含電源;4 Pin不含電源

支援隨插即用(Plug-and-Play)支援熱插拔(Hot-Plug),在不關機的情況下,可直接加入新的裝置并自動偵測安裝完成。高頻寬但低耗電量小型、簡單易用的四針或六針電線,及接頭同輩級(peer-to-peer)數據傳輸廣播及多途性輸送同步及異步傳送可節省部份系統成本zui重要、為計算機設備及消費性影音器材提供一個共通的連系方式。
 

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IEEEE-1394

 
■ GPIB
1965年, 惠普公司(Hewlett-Packard)設計了惠普接口總線(HP-IB, 用于連接惠普的計算機和可編程儀器.由于其高轉換速率(通常可達1Mbytes/s), 這種接口總線得到普遍認可, 并被接收爲IEEE標準488-1975
ANSI / IEEE標準488.1-1987. 后來, GPIB(General-Purpose Interface Bus)比HP-IB的名稱用得更廣泛.
ANSI / IEEE 488.2 -1987加強了原來的標準, 定義了控制器和儀器的通訊方式. 可編程儀器的標準命令
(Standard Commands for Programmable Instruments, SCPI)采納了IEEE488.2定義的命令結構,創建了一整套編程命令.

●GPIB 電纜的構成
GPIB接口系統中的計算機和儀器之間用屏蔽的GPIB電纜連接。這種電纜包含24芯纜線和兩個連接器,而每一個連接器由插頭和插座組成。




24芯分別是

8根資料線(DIO1-8

3根握手信號線(NRFDNDACDAV

5根接口管理信號線(ATNIFCRENSRQEOI

8根地線。

■ 多儀器的星型組合和線型組合
我們使用一臺計算機,通過GPIB控制卡可以實現和一臺或多臺儀器的聽、講、控功能,并組成儀器系統,使我們的測試和測量工作變得快捷, 簡便, 和。通過GPIB電纜的連接,可以方便地實現星型組合、線型組合或者二者的組合(見圖)。
 

多儀器的線型組合

多儀器的星型組合


1. GP-IB原名為HP-IB,也叫做IEEE-488,在1978年所定出來的通訊規范(年代已經很久遠了)
2. 該界面優缺點比較如下:
優點:
a. 數據傳輸速度快,比RS-232或RS-485快速,需要快速數據交換的場合很適用。
缺點:
a. PC需要一片GP-IB卡,售價7000元~30000元臺幣,價格很貴。
b. 聯機距離短,20米以內,數據傳輸采用并列方式。
3. 建議采用RS-232轉USB或RS-2332轉Ethernet(局域網絡)方式,改善聯機方便性,也滿足高速傳輸,其價錢也便宜,目前溫控傳輸資料場合,并不適合重新再加裝此GP-IB適配卡,而且ISA,PCI的系統并不同(目前KS控制器為ISA架構),Panel PC 也無法加裝GP-IB接口,將會產生許多問題。
4. 現階段設備聯機的方式,已經不采用GP-IB的方式,
以USB 2.0、1394、Ethernet為現今世代的通訊主流。
5. 以目前的技術來說,有RS-232轉GP-IB的模塊,不過很少人
使用,因此價格可能不低(估計約5000元以上)。
6. 目前有支持RS-232轉GP-IB的產品有(NIGBIP-232CT-A)。

GPIB

1965年 惠普公司設計HP-IB
1975年 HP-IB變成IEEE-488標準
1987年 IEEE488.2被采納, IEEE 488-1978變成IEEE488.1-1987
1990年 SCPI規范被引入IEEE 488儀器
1992年 修訂IEEE 488.2
1993年 NI公司提出HS488

 

通訊架構比較表                                                                                                                                                        

通訊接口

zui大數據傳輸量
單位:bps)

zui大距離

連接數

接頭類型

用途

RS-232(Com1,2)正規學名:EIA-232

串行總線

112500

15公尺

1 to 1

9 pin25 pin

鼠標,條形碼機,簡易的通訊

RS-485

112500(常用為19200)

500公尺

1 to 32

對絞線

警報系統,工業控制

PRN(LPT1)

230K

2~15公尺

1 to 1

25 pin

列表機,IC燒錄器,單芯片仿真器

100 Base 5

100M

100公尺

1 to 253

RJ-45

網絡

10 Base 2 (RG-58 A/U)

10M

185公尺連接點的總長度

1 to 30

BNC

網絡,有線電視

無線網絡(IEEE 802.11b

11M

10公分~10公尺

1 to 253

無線發射器

網絡,行動辦公室

藍芽

432K21K,未來計劃可達2Mpbs

標準為Class310公尺)

Class 1(傳輸距離100公尺Class225公尺)

 

1 to 7

無線發射器

使用2.45GHz頻率,各類終端產品,諸如個人計算機、行動、個人數字助理、傳真機、打印機等,都可以透過藍芽外加模塊,將各類3C產品結合在一起,利用無線服務共享信息。

光纖

1000M

500公尺/ 1000公尺/ 2000公尺

1 to 253

單、多模光纖

網絡,高干擾地區或距離過遠的數據傳輸

SCSI

5M~80M

點到點傳輸的總線長度6公尺

1 to 8~15

50針、68

80

硬盤、磁帶機、光驅、掃描儀

USB

1.5M~12M

510公尺

1 to 127

4針插頭

USB1.0是針對中低速設備而設計,如Webcam、掃描儀 、數字攝影機,并具有隨插即用及熱插熱拔的方便性

USB2.0

200~480M

510公尺

1 to 127

4針插頭

用于DV攝影機,高階數字相機,有支持USB1.0之外圍接口

IEEE 1394

100M,200M,400M

4.5公尺

1 to 63

6 Pin含電源;

4 Pin不含電源

用于DV攝影機,高階數字相機

GPIB

1M~7M

單*條線不超過2公尺,總長度不超過20公尺

1 to 15

24芯纜線和兩個連接頭

用于快速數據交換的場合很適用,如儀表的數據快速擷取

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