1989年8月 遥测遥控 1 远动(SCADA) 系统的帧格式 方熊 (上海公用事业研究所) 文摘：远动系统颅格式是数据传输体制的基本规约。因应用条件不同，这帧格 式不可能统一，但向计算机数据传输体制靠扰已成定局。这帧格式不属于某一层 次，而是为多层次服务的。用功能分层的观点分析领格式，在设计上有助于提高 分析条理性。文中对颅格式的设计与分析提出看法，详细讨论了远动系统的顿格式 包括帧格式设计要求，数据链路规约、顿同步的概念、帧同步字，伪帧同步字及保证数 据透明性的措施、帧格式中的监督码、报文规约、对远方访问控制的规约等多 方面内容。 叙词：远动系统桢格式 本文试图对远动帧格式的设计与分析提 一、绪言 供较全面的参考资料，并不谁备推荐一种具 历来，远动系统以其帧格式作为数据传 体的设计方案。因为合理的设计离不开具体 输体制的基本规约。因此。认识一个远动系 的条件。 绕总是先从认识其帧格式入手。近代的远动 系统采用了计算机技术，又接受了计算机技 二、远动系统数据传输的层 术的改造，使远动系统出现了新的面貌。远 次结构 动系统中数据传输的规约也不可避免地接受 了计算机数据通信的理论和所准荐的标谁而 2.1划分层次的原则 发生了变化。虽然由于应用条件的不同，不 ISO-CCITT对数据传输系统提出了开 可能出现统一的远动帧格式，但是向计算机 放系统互联(OSI)七层参考模型，其层次 数据传输体系靠拢的趋势已成定局。这种趋 功能划分的原则可概述如下： 势对于设计师和用户双方都是有利的。 将通信的双方划分成相同的功能层次。 1983年国际电工委员会有关的工作组在 每层对于它的上下层是独立的。每层为其上 维也纳会议上建议参照国际标准化组织和国 层提供服务，并对上层交换数据和报告本层 际电话电报咨询委员会(ISO-CCITT)的 是否出错。凡属下层该办的事，上层就无需再 “开放系统互联参考模型(Open-System Int 考虑。虽然数据是逐层传递的，但每一层就 -erconnection Reference Model)"的概 好象直接与对方的对应层直接通信，除传输 念，将远动的传输规约划分为六层。 介质外，双方对应层的通信均为虚拟通信， 远动系统的帧格式并非归属于某一层次 构成对等的通信关系(peer communicat- 的规约，它是为多层次服务的，用功能分层 ion)。在对等通信中保证会话条件的规则和 的观点去分析帧格式，在设计上有助于提高 协议称为规约(protocol),各层有各层的规 分析的条理性。因此在讨论帧格式之前，不 约.某一层规约的修改不致于影响其它各层。 能不先回顾一下通信的层次结构。 功能的划分是软/硬件模块化和软/硬件 C 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
年月 遇 翻 遥 径 年 远动 ! 系统的帧格式 一于 ‘ 合仑 夕 月只 上海 公用事业研究 所 文 摘 远 动 系统 帧 格 式是数据 传 输体 制 的 基 本规 约 。 因应 用 条件 不 同 , 这 帧 格 式不 可 能统 一 , 但 向 计 算 机数据 传 愉体 制 靠扰 已 成 定局 。 这 帧 格 式 不 属 于 某 一 层 次 , 而 是 为 多 层 次 服 务的 。 用功 能 分层 的 观 点 分 析 帧 格 式 , 在 设计 上 有 助 于 提 高 分 析 条理 性 。 文 中对 帧 格 式 的设 计 与分析提 出 看法 , 详细 讨 论 了远 动 系统 的 帧 格 式 包括帧 格 式设 计要 求 , 数据 链 路规 约 、 帧 同 步的 概 念 、 帧 同 步字 、 伪 帧 同 步字及 保证 数 据 透 明 性 的措 施 、 帧 格 式 中的 监 督码 、 报 文规 约 、 时 远 方 访 问 控 制 的 规 约 等 多 方 面 内容 。 叙 词 远 动 系统 帧 格 式 一 、 绪言 历 来 , 远 动系 统以其 帧格 式作 为数 据传 输 体 制 的基本 规约 。 因此 。 认识 一个远 动 系 统总是 先 从认 识其 帧格式 入手 。 近代 的远 动 系 统 采用 了计 算机 技术 , 又 接受 了计算机 技 术 的 改造 , 使 远动 系 统出现 了新 的面貌 。 远 动 系统 中数据 传输 的规 约也 不可 避免地 接 受 计 算机数 据通信 的理 论和 所 推荐 的标 准 而 发生 了变化 。 虽 然 由于应用条件的不 同 , 不 可能 出现 统 一的远 动 帧格式 , 但是 向计算 机 数据 传输 体系 靠拢 的趋 势 己成 定 局 。 这 种趋 势对 于设计 师 和用 户双方 都是 有利的 。 年 国际 电工委 员会 有关 的 工作 组在 维 一 也纳 会议 上建议 参 照国 际标准 化组织 和 国 际 电话电报 咨询 委 员 会 一 的 “ 开放 系统 互联 参考模型 一 一 ” 的 概 念 , 将远 动的传输规 约划 分为 六层 。 远 动系 统的帧格式 并非 归属 于某 一 层次 的规约 , 它是 为 多层 次服 务 的 , 用 功能 分层 的观点 去分析 帧格式 , 在设计 上有助于 提 高 分析 的条理性 。 因此 在讨 论帧格式 之前 , 不 能 不先 回顾 一下 通信的 层次结 构 本文试 图对远 动帧格 式 的设计 与 分析提 供 较全面 的参考 资料 , 并 不准 备推荐 一 种具 体的设计 方案 。 因为 合理 的 设计离 不开 具体 的条件 。 二 、 远 动系统数据传输 的 层 次结构 划分层次 的原 则 一 对数据 传输 系统 提 出 了 开 放系 统互联 七层 参考 模型 , 其 层 次 功能 划分的原 则可 概述如下 将 通信 的双方划分成 相 同的功 能 层次 。 每层 对于它 的上下 层是 独立 的 每 层为 其上 层提供 服务 , 并 对上 层交 换 数据和 报告 本层 是 否 出错 。 凡属下 层该 办的事 , 上 层就无需再 考虑 。 虽然数 据是 逐层 传递 的 , 但 每一 层 就 好 象 直接与对方 的对 应层 直接 通信 , 除 传输 介质外 , 双方对 应 层 的通信均为虚 拟通 信 , 构成 对 等的通 信关 系 。 在对 等通信 中保 证会 话条件的 规 则和 协 议 称为规约 。 。 各层 有各层的 规 约 。 某一层规 约的修改不 致于影响其它 各层 功能的 划分是软 硬 件模块化和软 硬件
2 遥测遥控 第10卷常粉 接口标准化的基础。！于技术不断进步，器 2.2国际电工委员会(EC-TC37)的六 件不断推陈出新，用户的要求各异，在开发 层模型 工作中，局部修改是常有的。为缩小局部修 IEC-TC5:的六层模型源出于OSI时 改的范围以取得系统的灵活性，就要合理地 七层模型，其对照关系示于图1。 划分功能层次。 远动系统使用的通道是常驻的专H 七层模型 1EC-TC57远动系统六层然型 层号 名称 层号 名称 控制站功能 受控站功能 应用层 6 应用层 显示与控制俏息 处理I10信息 表示层 含表示功能的 5 注1 5 会话层 操作处理层 4 传篇层 含网络管理功能的 4 注2 两络层 传输层 链路层 3 饶路层 注3 2 数据电路终端设备 信号码元的生成及检出：位同步 物理层 物理传输介质 数据电路 数据饶 数据传输 好动系统 图1六层模型与七层模型之对比 注1：处理独立的和组合的I/O信号：初始化及监视功能注2：报文的优先管理，为传输服务等汲的数据进 行分配，启动方式的管理（循环/事件/问答）通信业务方式的管理，确认等等。注3：菲/串、串/并转换.信道码 和保护码的生成及捡验帧同步 *相当于物理层的线路耦合器 道，而且传输的信息一般不很长。因此六层 七层模型的物理层之下原有“传输介 模型中将七层模型内有关在公用数据网络中 质”，但末列层号。在六层模型中将传输介 管理分包分径传输的“网络层”省掉了：保 质列为一层。 留了“传输层”，但将其中有关通信计费的 在图1中，六层模型的功能块只列出了” 功能等等也省略了。至于其第4层，所谓包 主要功能，并未详列齐备。例如在第2层中还 包括网络管理功能，也只能理解为专用网络 可以包括：1.电信号的转换2.电路隔离(ga一 中简单的径向管理（如1对N通道的管理）。 1 vanic isolation)3.信号质量的监视4.传 六层模型中省略了“会话层”，其实也 输设备忙/闲/未准备好等状态指示。 并非完全没有“会话层”的功能，例如对异 第4层的通信业务方式(traffic mode) 步通信帧格式中数据位数，奇/偶校位和停 的管理系指对全双工/半双工/单工的管理。 止位位数以及波特率的编程。这些秩序的建 远动系统六层模型主要为传统的远动 立可以在初始化操作中一次完成。这些都是 (SCADA)功能服务的，其所服务的内容 约定的条件，无需在每次通信前再去执行。 主要有： 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
测 遥 控 第 卷 第盛期 接 口 标 准化 的基 础 。 由于技 术不 断进步 , 器 件 不断 推陈 出新 , 用户 的 要求 各异 , 在开 发 工 作 中 , 局部 修改是 常有 的 。 为 缩 小局部 修 改 的 范 围以 取 得系 统 的 灵 活性 , 就要 合理 地 划 分 功能 层次 。 · 国 际 电工 委员 会 一 丁盯 的六 层模 型 一 了 的 六 层 模 型源 出于 例 七 层 模型 , 其对 照关 系示 于 图 。 远 动 系 统 使用 的通道 是 常驻 的 专 用 么 ’ 七 层棋 型 。 一。 远 动 系统 六 层 , 型 层 号 名称 层号 名称 控 制站功 能 受控 站 功 能 认 应用层 【 应 用层 匹斡鱼〕 … , 匕 “ 一 晒醉习 表示 层 含表示 功 能的 或立二二习 , 井 民 会 话 层 澡 作处 理 层 传。层 含网络 管理功 能的 茸 二享或匀 网 传 输 层 络层 链路 层 涟路层 力 甲 , “ 一一导一习 生 物理 层 余 居 二 , 场 数据电路 终 端 设 备 “ 巨势禁翌架生 召 奋 · 仲 一 物 理 传 , 介 质 ’ 一 ’ 图 六 层 模型 与 七 层 模 型之 对 比 注 处理 独立的和组合的 信号 初始 化及监 视功能 注 报 文的优先管 理 , 为 传输服 务 等级的数据 进 行 分 配 , 启动方式的管 理循环 事件 问答通 信业 务方式的管 理 确认等等 。 注 并 串 、 串 并转换 信道码 和保 护码的生成 及捡验帧同步 , 相当于物理层的 线路 祸合 器 道 , 而 且传输 的信息一 般不很 长 。 因此六 层 七 层模 型 的 物理 层 之 下 原 有 “ 传 输 介 模型 中将 七层 模型 内有关 在公用 数据 网 络 中 质 ” , 但 未列 层 号 。 在 六 层模 型中将 传 输 介 管理 分包 分径 传输的 “ 网络 层 ” 省 掉 了 保 质列 为 一层 。 留了 “ 传输层 ” , 但将其 中有关 通信 计费 的 在图工中 , 六 层模 型的 功能块 只 列 出 了 功 能等 等也 省略 了 。 至 于其第 层 , 所 谓 包 主要 功能 , 并 未详列齐 备 。 例 如在 第 层 中还 包 括网络管理功能 , 一 也只能理 解为 专用 网络 可 以 包括 电信号 的转换 电路 隔 离 中 简单 的径 向管理 如 士对 通道 的 管 理 。 信号 质量 的监 视 传 六层 模型 中省略 了 “ 会话 层 ” , 其实 也 渝 设 备 忙 闲 未 准备好 等状 态指 示 。 并非 完全 没有 “ 会 话层 ” 的 功能 , 例如对 异 第 层 的通信 业务 方式 。 。 , 步通信 帧格式中数据位数 , 奇 偶 校位 和 停 的 管理 系 指对全 双工 半 双工 单工 的管理 。 止 位位 数 以 及波特 率的 编程 。 这 些 秩序 的建 远动系 统六 层 模型 主要为传 统 的 远 动 立 可 以在 初 始化 操作 中一 次完成 。 这 些都 是 功能服务 的 , 其 所服务 的 内容 约定 的条件 , 无需 在每次通信前再去 执行 。 主 要 有
1989年8月 遥测遥控 3 1.通信管理一-将原数据（raw data) 根据远动系统所收集到的信息，进一步 实时地正确地集中于中心站或下达给远方 实现机辅调度、机捕控制以至机辅管理的高 站。 层处理功能则不属本摸型范围之内。 ?,基本的运算处要一对原数据进行处 理，实现人机交互时远动操作，包括显示 三、远动系统的帧格式 功能并为高层处延提供接口。 3,1远动系统帧格武的基容设计要求 (表1) 序 唢格式的基本设计要求 IEC六层模型 号 层号 一填报文的首尾应能明确地识别·报文的帧同步标志和饮长的信息 3 或·顿的开标志和关标志 寸用户数据应能不眼制其电码形式一这就是说应能支持采用面向 位的二进制码。于是就要保证数据的透明性，即防止在信息段内数据 中的伪同步码或伪结束码产生误动作。 日的站/节点的地址选择 检措码的生成方式一一抑制残余误码率及滑步所结成的不可检错误 5 正常的确认/响应方式以：及可检出的错误发生后的自动重发机制 (ARQ) 6 防止“漏帧"或"帧重复”(duplicate) 7 继路管理一链路工作模式的转换 4 8 自动的流控制一根据缓冲区的满/空，控制传输的暂停/继续。 信息段的约定： ·对象地址的编码 ·命令/响应的功能码 ·数据的格式 ·其它有关初始化·逻辑运算、状态检查和控/调命令等远动操作 的约定 10 压缩无汝信息，保证传输效率之提高 3、4、5 结果远动系统的帧格式可以分作三种规 明性问题。半导体厂商根据国际上有关的学 约来考虑： 术会议讨论内容，为“异步”、“同步”和 第5层对等道信规约…远方访问与控 “SDLC/HDLC”三种最通H的数传顿模 制规约 式提供了功能良好的硬件支撑（例如，Int- 第4层对等通信规约…报文规约 e18251,8273,Z80-SIO等等通信控制器)。 第3层对等通信规约…数据链路规约 设备的设计师最好在这三种模式中选择， 3.2数据链路规约 否则（例如图2所示的BBC公司Indactic系 在链路规约中，除了规定了串/并及并/， 统所用的汉明码字格式)从串/并，并/串转 串转换操作外，主要要解决帧同步问题和帧 换，直到监督码的生成与检查全部都要由设 的监督码问题，还要解决伴之而来的数据透 计人员自编软件去执行。·： C 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
年月 遥 侧 遥 控 通信管理 — 将原 数 据 实 时地 正 确地 集 中于 中心 站或 下 达 给 远 方 站 。 · 墓本 的 运 算处理 — 对原 效据 进行 处 理 , 实 现 人 机交 互 的远 动 操作 , 包 括 显 示 功能 并为 高层 处理 提供接 口 。 根 据远 动系 统所收 集到 的信息 , 进 一步 实 现机辅 调度 、 机 辅控制以 至机 辅管理 的高 层处理功 能 则不属 本模型 范 围之内 。 三 、 远 动系统的帧格式 远动 系统 帧格 式 的基本设 计要 求 表 帧 格 式 的 基 本 设 计 要 求 六层模 型 层号 序号 一 帧报文的首尾应能 明确地 识别 · 报文 的帧同步标 志和帧长的信息 或 · 帧的开标志和关标志 对用户数 据应能 不限制 其电码 形式—这就是说应能 支持采用 面向 泣的二进制 码 。 于 是 就要保证 数据的透明性 , 即防止在信息段 内数据 中的伪 同步码或伪 结束码产生误动作 。 国的站 节点的地址选择 一 … 淦错码灼生 成方式 —抑制 残余 误码率 及滑步所结成的不可检 错误 正常 的确认 响应方 式以 及可检 出的错误发生后的 自动重发机制 防止 “ 漏帧 ” 或 “ 帧重复 ’ 链路管理—链 路工作模式 的转 换 自动 的流控制— 根据 缓冲区的满 空 , 控制传输的暂停 继续 。 才言息段 的约定 · 对 象地址的编码 · 命 令 响应的功能 码 ‘ · 数据的格 式 · 其 它有关 初治化 · 逻 辑运算 、 伏态 检查 和控 调命令等远动操作 的约定 一 一尸 压 缩无效信息 , 保 证传输效率之提高 … 卜 结果远 动系 统 的帧 格式 可 以 分作三种 规 约 来考 虑 第 层对 等 通信规 约 … … 远方访 问 与 控 制 规约 第 层对 等通信规 约… … 报文 规 约 第 层 对等 通信规约 … … 数 据链路 规 约 数据 链路规 约 在链路规约 中 , 除 了规定 了串 并 及并 串转换操 作外 , 主 要要解决帧 同步 问题和 帧 的监 督码 问题 , 还 要解 决伴 之而 来 的数据透 明性问题 。 半 廿体 厂 商根 据埠 际上有关 的学 术会 议讨 论内容 , 为 “ 异步 ” 、 “ 同步 ” 和 ,’ ” 三种最通用 的数传 帧 模 式 提供 了功能 良好 的硬件支撑 例 如 , , 旦 了 , 一 等等通信控制 器 。 设备的设计 师最好 在 这 三 种模式中选 择 , 否则 例如周 所示的 兮司 ‘ 系 统 所用 的汉 明码字格式夕从 串 并 , 并 串转 换 , 直到监 督码 的生成 与检查全 部都要由设 计人员 自编软件去执行二
遐测遥控 第10卷第4期 MR型 时，还必须建立顿同步关系，以便接收方识 别每帧报文的起始点。 汉明码 3.3.4同步传输模式(Synchronus 图2 BBC Indactic的字格式 Transmission Mode 由于SDLC/HDLC通信规约的帧格式 计算机与计算机之间传送数据块时，可 结构规律是唯一的，因此商品通信控制器器 以用等长的字节组成不间断的报文块，只对 件就可以充分利用大巢成的优势，为其链路 整个数据块进行起停管理和监督保护。收发 规约提供了完整的服务。从“开标志”“关 双方不论按位或按字节讲都是相对同步的。 标志”的装，保证数据透明性的自动插/ 因此，这种模式称为同步传输棋式。SDL 删零措施，以至循环冗余码(CRC)的生 C/HDLC也是同步模式中的-一种。 成与检验等企山控制器器件自动承担。 采用同步传输模式时，必须由数据通信 同步模式的帧格式并不统一。通信控制 设备(DCE)或通信控制器提供自数据流 器贝能提供选用同步码的编程手段以及搜索 中析出的位同步脉冲RxC。至于帧同步信 同步的功能。至于帧长信息，监督码的生成与 息则由报文帧格式中提供 检验、数据透明性的保证等等，则需通信 33.5异步传输方式的原意 管理的软件去实现 异步传输模式(Asyuchronous Trans 至于异步模式，器件只提供对一个“字 mission Mode)这个名词源于电传机的字 符帧”的自动装配（装配起始位，奇/偶校验位 符传送。在人工操键的情况下，字符与字符之 及停止位)与检出之功能。至于对整个报文顿 间的间隔是随机的，从这个概念上讲，这种 的起止、数据透明性、监督码的生成与检验等 字符传送是一种异步的体制，虽然它可以使 就全靠通信管理软件去实现。因此只要将异 用异步的调制解调器（即不提供RxC的调 步模式的远动报文帧讨论透彻，链路规约的 制解调器)但并不等于不需要位同步，实 其它问题也就能概全了。 际上在它的通信控制器（例如8251，UART 3.3远动通信规约中顿同步的概念 等等)内部已提供了位整步的功能。在这种 3.3,1同步系统 在逻辑电路中，同步 模式中，以一字符为一帧(rame,)其构成 系统是指一种具有系统时钟的逻辑电路。它 格式示于图3。 仅在时钟脉冲到来时才接受输入信号，而作 莎 起 出有效的逻辑输出。采用同步时钟的系统可 以有效地对抗逻辑电路的竞争冒险(race h 位D 数据 位号sD P停止位 a-zard).这种同步系统的特征在于整个系 空号 LS MS 统具有一个能实现统一指挥的同步脉冲。 图3异步字符的帧格式 与此相反，没有时钟的系统或没有统一 3.3.6计算机机间数据块传输所用的 时钟的几个子系统侧称为异步系统。 异步传输模式 3.3.2传送不归零码(NRZ)的串行 远动系统不用手操键盘进行字符发送， 通信口上，通信的双方必须建立位同步，否 为提高传输效率，当然要求不间断地连续发 侧就不能实现按位传送的要求。在双方没有 送。由于异步通信的软硬件模块在各种计算。 可能使用统一的串行钟脉冲的情况下，接收 机上都是现成的，于是就发展出一种以异步 方就要采取措施，从数据码的变位信息中析 格式的字节电码构成不间断的数据块报文 出其接收钟脉冲(RxC)。 这种传输模式。在本质上讲，它是面向字节的 3.3.3以串行通信方式传送一顿报文 一种同步传输模式；仅在每个字节的传输结 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
遥 测 遥 控 第 卷 第 期 汉 明码 时 , 还 必须建立 帧同步关 系 , 以 便 接收 方 识 别 每帧报文的起 始点 。 · · 同 步传 输 模式 夕 !∀ ∀ 计 算机 与计 算机 之间 传送 数 据块时 , 可 以 用 等长 的字 节组成 不间 断的 报文块 , 只对 整个数 据块 进行起停 管理 和监督 保 护 。 收发 双方不 论 按位或 按字 节讲都是 相 对 同步 的 。 因此 , 这 种 模式称 为 同步 传输 模 式 。 ! 也是 同步 模 式 中 的 一 种 。 采 用 同步 传输 模式时 , 必须 由数 据 通信 设 备 或 通信 控制 器提供 自 数 据 流 中析 出的位 同步 脉 冲 。 至 于帧 同 步 信 息 则 由报文 帧格式 中 提供 。 异步 传输方式 的 原 意 异 步传输模式 , · 。 飞 ’ 。 。, 这 个 名词 源于 电传 机 的字 符传送 。 在人 工操 键 的情况 下 , 字 降与字符 之 间的间 隔是 随机 的 , 从 这个 概念 上讲 , 这 种 字符 传送是 一种 异步 的 体制 , 虽 然它 可 以 使 用 异 步 的 调制 解调 器 即不提 供 的 调 制 解 调 器 但 并不 等于不 需要 位同步 , 实 际 上在 它 的通信 控制 器 例 如 , 等等 内部 己提 供 了位 整步 的 功能 。 在 这种 模 式 中 , 以 一字 符为一 帧 , 其 沟 成 格式 示于 图 。 可选入 图 的 字格 式 由于 」 ‘ 通信 规约的帧格 式 结 构 规律是 唯一 的 , 因 此 商品通信控 制器器 件 就可 以充 分利用大 集成 的 优势 , 为其链 路 规 约 提供 了完整 的服 务 。 从 “ 开 标志 ” “ 关 标 志 ” 的 装配 , 保证 数据 透 明性 的 自 动 插 删零 措 施 , 以 至循 环冗 余码 的 生 成 一 与检 验等全 由控制器 器件 自动承 担 。 同步模式的 帧格式 并不 统一 。 通信控制 器 只能 提供 选用 同步码 的 编程 手段 以及搜 索 同步 的功能 。 至 于帧 长信息 、 监 督码 的生成 与 检 验 、 数据 透 明性的保 证 等等 , 则需 由通信 管理 的软件 去实 现 至 于异 步 模式 , 器 件只提 供对 一个 “ 字 符帧 ” 的 自动装配 (装配 起始位 、 奇 /偶校 验位 及 停止 位 )与检 出之功能 。 至 于对 整个 报文 帧 的起止 、 数 据透 明性 、 监 督码 的生成 与检验 等 就 全靠 通信管理软 件去 实现 . 因此 只要将 异 步 模式 的远 动报 文帧讨 论透彻 , 链 路规约 的 其 它间 题也 就能概 全 了 。 3 · 3 远动通 信 规约 中帧 同步 的概 念 3 · 3 · 1 同步 系统 在逻辑 电路中 , 同步 系统 是 指一种 具有系 统时 钟的 逻辑 电路 。 它 仅在 时钟脉 冲到 来时才 接受输入信号 , 而 作 出有效 的 逻辑输 出 。 采用 同步时 钟 的系统 可 以 有 一 效地 对 抗逻辑 电路 的竟争 冒险 ( ra ce h a一 z a r d ) 。 这 种同步系统的 特征在 于 整 个 系 统 具有一个能 实现统 一指挥 的 同步 脉 冲 . 与此 相 反 , 没 有时 钟的系 统或没 有统 一 时钟的 几个 子 系统则称为异步系统 。 3 . 3 . 2 传送不 归 零 码 ( N R Z ) 的 串 行 通信口 上 , 通信的双方 必须建立位 同步 , 否 则就 不能实 现按位 传送 的要求 。 在双方没 有 可能 使用 统 一的 串行钟脉 冲的情况 下 , 接收 方 就要 采取措 施 , 从数 据码 的变位信 息 中析 出其接 收钟脉 冲 ( R xC ) 。 3 小 3 以 串行通信方 式传送一 帧 报 文 2 1/2 、 住呈 纪 万 口 LS MS 图3 异 步字 符的 帧 格 式 3 · 3 · 6 计 算机机 间 数据块 传 输 所 用 的 异步 传输模式 远 动系 统 不用 手操 键盘 进行 字 符发送 , 为提 高传输效率 , 当然 要求 不间 断地 连续 发 送 。 由于异 步通 信的软 硬件模块在 各 种计 算 机上都是 现成 的 , 于 是 就发展 出一 种 以 异步 格 式的 字 节 电 码 构成 不 间断的数据 块 报 文 这 种传输 模式 。 在 本 质上讲 , 它是 面 向字 节的 一种 同步 传输模式 ; 仅在 每个 字节 的传输结
1989年8月 遥测遥控 5 构上保留了原来异步字符的格式。然而这种 输模式中，每个字节都有起停特征：，它仅在： 传输模式已被习惯地称为异步传输模式。本 所检出的字节中搜索同步字电码。因此，同 文所讨论的异步传输模式就是指这种模式。 样都采用帧同步字，但是这种同步字在同步 3,3.?所有这些异步的和同步的传输 传输系统与异步传输系统中却具有不同的特 模式都要求为所传输的数据块在收发双方建 性。在异步传输系统中，常称为起始字 立起相对的帧同步关系。在接收报文前，收方 3,4同步传输系统的帧同步字 首先要能按同步码的特征搜索顿同步，但应 3.4.1巴克码的性质 同步传输系 该注意到同步搜崇的操作原理在同步传输与 统的帧同步字最好根据巴克码的原理选择 异步传输两种模式是截然不同的。在同步传 仅当一组完整的帧同步字刚刚移入（并 输系统中，收方是在一条不知字节段落的、 占满)一组移存器时，该移存器的码权和得 连续的数据流中搜索同步电码。在异步传 到一个最大值。巴克码检出器示于图4。 *权计算术和 每位的模肉为 通 R 1:权的极性由 Q的接法及Qj的 当前逻辑状决态 定。 R.C 巴克码0（低）1 （高) 序 ×项处于复位态之 ×项为随机数 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 号 Vo IVolmax 出现概率P -(+3-4)=+1 27 + + -(+2-5)=+3 3-6 -(+3-4)=+1 -5 2-5 -(+2-5)=+3 -3 314 + + -(+2-5)=+3 -3 3~3 5 × -(+5-5)=+3 一1 2-2 6 -(+3-4)=+1 -1 24 O -(+7一0)=-7 7 20 O -(+4-3)=-1 -1 2-1 1 O -(+3-4)=+1 3? 10 O O -(+4-3)=-1 -3 2-3 11 -(+4-3)=-1 -3 24 12 -(+4-3)=-1 -5 2~5 13 -(+3-4)=+1 -5 2~8 14 -(+3-4)=+1 -7 2-7 图4巴克码检出器 请注意，巴克码的检出并非采用译码逻 办法既有利于避免误同步，又有利于准确地 辑而是运算移存器之权和V0,这等于每移 捕捉到报文起始位。当我们面对一个连续的 一位，就对Vo鉴别一次。仅在捕捉到一个 数据流，不知其每个字节的首尾何在时，采用 完整的同步码时，Vo才出现一个峰突。这种 巴克码性质的电码作同步宇，可以准确地找 1994-201I China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
年 s月 遥 测 遥 控 构上 保 留 了原来异 步字 符 的格式 。 然 而这 种 传 输模 式 已被 习 惯地 称 为异步 传输 模式 。 本 文 所讨 论 的 异步 传输 模式 就是 指这 种模式 。 3 · 3 · 了 所 有这些 异步 的和 同步 的 传 输 模 式都要 求 为所传输的 数据 块在 收 发双方建 立 起 相刘 一 的 帧同步关 系 。 在接收 报 文前 , 收方 首 先要能 按 同步码 的特征 搜索 帧 同步 , 但 应 该 注 意到 同步 搜 索的 操作原 理在 同步 传输与 异 步 传输两种模 式是 截然不 同的 。 在 同步 传 输系 统中 , 收方是在 一 条不知 字 节段 落 的 、 连续 的 数据 流 中搜 索 同 步 电码 。 在 异步传 输 模式 中 , 每个字 节都有起停 特征 , 它 仅在 所检 出的字 节中搜 索 同步 字 电码 。 因此 , 同 样都 采 用帧同步 字 , 但是 这种 同步 字在 同步 传 输系 统与异 步传 输系 统中却 具有不 同的特 性 。 在 异步 传输系统 中 , ‘ 常称 为起 始字 3 · 4 同步传输 系统 的帧 同步字 3 · 4 , 1 巴 克码 的性 质 同步传 输 系 统的帧 同步 字最好 根据 巴 克码 的 原 理 选 择 _ 仅 当一组 完整 的帧 同步字 刚 刚移 入 ( 并 占满 ) 一组 移存器 时 , 该 移存 器 的码权 和 得 到 一个最 大值 。 巴 克码检 出器 示于 图4 。 、 , 权 计算术 和 每 位 的 模 均为 1 : 权 的极性由 Q i的接法 及Q 」的 当前逻辑 状决态 定 。 巴克 码。 ( 低 ) 1 0 0 高 ) 减 项处于复位 态之 x 项 为随机数 Q 。 Q ; Q : Q 3 Q ; Q 5 Q 6 号 … 。 } x 、 x x x 、 I V o l m a x 出现 概 宽 P 八J 一 Z 9 1今匀 一 ( + 3 一 4 ) ~ + x 一 ( + 2 一 5 ) = + 3 一 (十 3 一 4 ) = + 1 一 ( + 2 一 5 ) = + 3 一 ( + 2 一 5 ) = + 3 一 ( + s 一 5 ) ~ + 3 一 ( + 3 一 4 ) ~ + l 一 ( + 7 一 0卜 一 7 — 了 — O 一 5 , 一 3 一 3 一 l 一 1 一 了 2 一 7 X X火| KXX| X |I| x | O x | 0 X || 0 !| 0O lr 。Jc 雀J S 口勺尺‘ 一 一 ( + 4 一 3 ) = 一 一 ( + 3 一 4 ) = + l 一 ( + 4 一 s ) = 一 l 一 ( + 4 一 s ) = 一 l 一 ( + 4 一 3 ) = 一 l 一 ( + 3 一 4 ) = + l 一 ( + s 一4 ) = + l !|O0 X 100 x 0 |O x O 1 | O x O x 2 一 3 2 一 4 2 一 5 , 一 6 XX XX XX X X X X火X 1 0 1 l l 2 l 3 1 4 X X 图4 巴 克码检 出 器 请注意 , 巴克 码 的检 出并 非采 用译码逻 办法 既有 利 于 避免误 同步 , 又 有利于谁 确地 辑 而是运 算移 存 器之权和 V 。 , 这 等 于 每 移 捕捉到 报文 起 始位 . 当我 们 面对 一个 连续的 一位 , 就对 V 。 鉴 别 一次 。 仅在捕捉 到 一 个 数据流 , 不 知其每个 字节的首尾 何在 时 , 采 用 完整 的 同步码 时 , V 。 才 出现 一个 峰突 。 这 种 巴克码 性质 的 电码 作同步字 , 可 以 准 碘地 找