C phát hiện xung đột, hủy bỏ bức đIện hờ một thời gian ngẫu nhiên và lặp lạ
2.7.1 Phương thức tru yn dẫn tớn hiệu ề
Tớn hiệu được dựng để truyền tải thụng tin. Khụng kể tới mụi trường truy n d n thỡ ề ẫ cỏc thành phần c bảơ n trong m t h th ng truy n tớn hi u g m cú b phỏt (transmitter, ộ ệ ố ề ệ ồ ộ
generator), hay cũn gọi là b kớch thớch (driver, ký hiệộ u là D), và b thu (receiver, ký ộ hiệu là R). Một thiết bị vừa thu và phỏt, hay b thu phỏt ộ được g i v i cỏi tờn ghộp là ọ ớ
transceiver.
Hai phương thức truyền dẫn tớn hiệu c bảơ n được dựng trong cỏc h th ng truy n ệ ố ề thụng cụng nghiệ đp, ú là phương thức chờnh lệch i xứng (balanced differential mode) đố và phương thức khụng đối xứng hay phương thứ đơc n c c (unbalanced mode, single-ự
ended mode).
Truyền dẫn khụng đối xứng
Truyền d n khụng i xứẫ đố ng s dụử ng i n ỏp c a m t dõy d n so v i t th hi n đ ệ ủ ộ ẫ ớ đấ để ể ệ cỏc trạng thỏi logic (1 và 0) của một tớn hiệu s . Chỳ ý rằố ng s liờn quan giữa trạng thỏi ự logic của một tớn hiệu v i trạng thỏi logic của dóy bit mang thụng tin ớ được truyền ph ụ thuộc vào phương phỏp mó húa bit, tức là giỏ trị logic của tớn hiệu t i một thờ đ ểạ i i m khụng nhất thiết phải đồng nhất với giỏ trị logic của bit tương ứng mang thụng tin.
Một trong những u iư đ ểm của phương thức truyền dẫn khụng đối xứng là chỉ cần một đường dõy đất chung cho nhiều kờnh tớn hiệu trong trường hợp cần thiết, như Hỡnh 2.24 minh họa. Nhờ ậ v y tiết kiệm được số lượng dõy dẫn và cỏc linh kiện ghộp nối.
DD D R R R D
Hỡnh 2.24: Truyền dẫn khụng đối xứng (3 kờnh, 4 dõy dẫn)
Việc sử dụng t làm i m t a cho vi c ỏnh giỏ m c tớn hi u b c l một nhược đấ đ ể ự ệ đ ứ ệ ộ ộ đ ểi m c b n là kh năơ ả ả ng ch ng nhi u kộm. Nguyờn nhõn gõy nhi u õy cú th là mụi ố ễ ễ ở đ ể trường xung quanh, sự xuyờn õm (crosstalk) hoặc do chờnh lệch i n ỏp t c a cỏc đối đ ệ đấ ủ tỏc truyền thụng. Đ ềi u này cũng d n n s hạẫ đế ự n ch vềế chi u dài dõy d n cề ẫ ũng nh tốc ư độ truy n. ề
Truyền dẫn chờnh lệch đối xứng
Truyền d n chờnh lệch đối xứẫ ng s dụử ng i n ỏp gi a hai dõy d n (A và B hay dõy - đ ệ ữ ẫ và dõy +) để bi u diể ễn trạng thỏi logic (1 và 0) của tớn hiệu, khụng phụ thuộc vào đất
( D A B VA 27Ω 27Ω VB VOD C VOS Hỡnh 2.25). D A B VA 27Ω 27Ω VB VOD C VOS Hỡnh 2.25: Truyền dẫn chờnh lệch đối x ng ứ
Khỏi niệm “chờnh lệch i xứđố ng” õy được thể ệở đ hi n qua sự cõn x ng (tứ ương đối) v iề đ ện ỏp của hai dõy A và B đối với đ ệi n ỏp ch ế độ chung trong đ ều kiện làm việc i bỡnh thường. Một tỏc động nhiễ ởu bờn ngoài sẽ làm tăng hay giảm tức thờ đ ệi i n ỏp ở ả c hai dõy một giỏ trị gần tương đương, vỡ th tớn hi u ớt b sai l ch. S khỏc nhau v i n ế ệ ị ệ ự ề đ ệ ỏp đất giữa cỏc thiết bị tham gia truyền thụng cũng h u nh khụng nh hưởng trực tiếp ầ ư ả tới việc đỏnh giỏ giỏ trị logic của tớn hiệu. Một nguyờn nhõn gõy nhiễu khỏc là sự xuyờn õm cũng được loại trừ đ ỏng k khi dựng ể đụi dõy xoắn (twisted pair). Những u i m ư đ ể trờn đõy dẫn đến s phổ ếự bi n c a phương thức truyềủ n d n chờnh lệch đối xứng trong cỏc ẫ hệ thống truyền thụng tốc độ cao và phạm vi rộng. D R A B A' B' C C' VOS VCM VNOISE VGPD Hỡnh 2.26: Đ ệi n ỏp chế độ chung VCM và chờnh lệch i n ỏp đất VGPD đ ệ
Trở đầu cu i (terminating resistance) ố
Thụng thường, một tớn hiệu được phỏt đi khi tới mộ đầt u dõy sẽ phản xạ ngược trở lại, giống như hiện tượng phản xạ ỏnh sỏng. Khi tốc độ truyền tương đối thấp hoặc dõy dẫn tương đối ngắn, sao cho thời gian bit TB lớn hơn gấp nhiều lần so với thời gian lan truyền tớn hiệu TS, tớn hiệu ph n x sẽả ạ suy gi m và triệt tiờu sau một vài lần qua lại, ả
khụng gõy ảnh hưởng t i chất lượng của tớn hiệu mang bit dữ liệu được phỏt tiếp theo. ớ Trong trường hợp khỏc sẽ xảy ra xung đột tớn hi u, vỡ v y người ta dựng m t tr kết ệ ậ ộ ở thỳc, hay trở đầ u cuố đểi hấp th tớn hi u ban u. ý tưởng õy là khi m t đường dõy ụ ệ đầ ở đ ộ dẫn dài vụ hạn thỡ sẽ khụng xảy ra hiện tượng phản xạ tớn hiệu. Vỡ vậy, trở đầu cuối được chọn cú giỏ tr tương ị đương với tr khỏng c tr ng (tr khỏng súng) c a cỏp ở đặ ư ở ủ truyền.
2.7.2 RS-232
RS-232 (tương ứng với chuẩn chõu Âu là CCITT V.24) lỳc đầ được xõy dựu ng ph c ụ vụ chủ yếu trong vi c ghộp n i i m- i m gi a hai thi t b ệ ố đ ể đ ể ữ ế ị đầu cu i (DTE, Data ố
Terminal Equipment), vớ dụ ữ gi a hai mỏy tớnh (PC, PLC, v.v...), gi a mỏy tớnh và mỏy ữ in, hoặc giữa một thiết bị đầu cuối và và một thi t bế ị truyền d liệu (DCE, Data ữ
Communication Equipment), vớ dụ giữa mỏy tớnh và Modem (Hỡnh 2.27).
Hỡnh 2.27: Giao tiếp giữa hai mỏy tớnh thụng qua Modem và RS-232
Mặc dự tớnh năng hạn chế, RS-232 là một trong cỏc chuẩn tớn hiệu cú từ lõu nhất, vỡ thế được sử dụng r t rộng rói. Ngày nay, mỗi mỏy tớnh cỏ nhõn đều cú một vài cổng RS-ấ 232 (cổng COM), cú thể ử s dụng t do n i v i cỏc thi t bịự để ố ớ ế ngo i vi ho c v i cỏc mỏy ạ ặ ớ tớnh khỏc. Nhiều thiết bị cụng nghiệp cũng tớch hợp c ng RS-232 phục vụ ậổ l p trỡnh hoặc tham số húa.
Đặc tớnh đ ệi n h c ọ
RS-232 sử dụng phương th c truy n khụng i x ng, t c là s dụứ ề đố ứ ứ ử ng tớn hi u i n ỏp ệ đ ệ chờnh lệch giữa một dõy dẫn và đất. Mức đ ệi n ỏp được sử dụng dao ng trong kho ng độ ả từ -15V tới 15V. Khoảng từ 3V đến 15V ứng với giỏ trị logic 0, khoảng từ -15V đến - 3V ứng v i giỏ trị logic 1, như ểớ bi u di n trờn Hỡnh 2.28. ễ
DTE MODEM (DCE) MODEM (DCE) DTE
VIỄN THễNG ĐƯỜNG RS-232
+15V+3V +3V -3V 0 1 D R +25V -25V -15V P hạ m v i l à m v iệ c ch o ph é p K hu v ực qu á đ ộ Giao diện RS-232
Hỡnh 2.28: Qui định trạng thỏi logic c a tớn hi u RS-232 ủ ệ
Chớnh vỡ từ -3V tới 3V là phạm vi khụng được định nghĩa, trong trường hợp thay đổi giỏ trị logic từ 0 lờn 1 hoặc từ 1 xu ng 0 mố ột tớn hiệu ph i vượt qua khoảng quỏ ả độ đ ú trong một thời gian ngắn hợp lý. Vớ dụ, tiờu chuẩn DIN 66259 ph n 2 qui địầ nh dốc độ tối thiểu của một tớn hiệu phải là 6V/ms hoặc 3% nh p xung, tựy theo giỏ tr nào nh ị ị ỏ h n. iơ Đ ều này dẫ đến việc phải hạn chế về đ ện i n dung c a cỏc thi t b tham gia và c a ủ ế ị ủ c ả đường truyền.
Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào chiều dài dõy dẫ Đa số cỏc hệ thống hiện. n nay chỉ hỗ ợ tr tớ ố đội t c 19.2kBd (chi u dài cho phộp 30-50m). G n õy, s ti n b ề ầ đ ự ế ộ trong vi mạch ó gúp phần nõng cao tố độđ c của cỏc modem lờn nhi u l n so v i ngưỡng ề ầ ớ 19.2kBd. Hiện nay đó cú những m ch thu phỏt đạt tố độạ c 460kBd và hơn n a, tuy nhiờn ữ tốc độ truyền dẫn thực tế lớn hơn 115.2 kBd theo chuẩn RS-232 trong một hệ thống làm việc dựa vào ngắt là một đ ều khú cú thể thực hiệi n.
Một ư đ ểm của chuẩn RS-232 là cú thể sử dụu i ng cụng su t phỏt tương đối th p, nh ấ ấ ờ trở khỏng đầu vào hạn chế trong phạm vi từ 3-7kΩ. Bảng 2.1 dướ đõy túm tắt một số i thụng số đ ệ i n h c quan trọọ ng c a RS-232. ủ Bảng 2.1: Túm tắt cỏc thụng số quan trọng của RS-232 Thụng số Thụng số Thụng số
Thụng số Thụng số Điều kiện Điều kiện Điều kiện Điều kiện Điều kiện Tối thiểu Tối thiểu Tối thiểu Tối thiểu Tối thiểu Tối đa Tối đa Tối đa Tối đa Tối đa
Điện ỏp đầu ra hở mạch 25V Điện ỏp đầu ra khi cú tải 3kΩ ≤ R L ≤ 7kΩ 5V 15V Trở khỏng đầu ra khi cắt nguồn -2V ≤ V O≤ 2V 300Ω
Dũng ra ngắn mạch 500mA
Điện dung tải 2500pF
Trở khỏng đầu vào 3V ≤ V I ≤ 25V 3kΩ 7kΩ Ngưỡng cho giỏ trị logic 0 3V Ngưỡng cho giỏ trị logic 1 -3V
Giao diện cơ ọ h c
Chuẩn EIA/TIA-232F qui định ba loại giắc cắm RS-232 là DB-9 (chớn chõn), DB-25 (25 chõn) và ALT-A (26 chõn), trong đú hai loạ đầi u được sử dụng r ng rói h n. Lo i ộ ơ ạ DB-9 cũng ó được chuẩn húa riờng trong EIA/TIA-574. đ
í nghĩa của cỏc chõn quan trọng được mụ tả dưới õy. đ
• RxD (Receive Data): Đường nh n dậ ữ liệu
• TxD (Transmit Data): Đường gửi dữ ệ li u
• DTR (Data Terminal Ready): Chõn DTR thường ở ạ tr ng thỏi ON khi thi t b u ế ị đầ cuối sẵn sàng thiết lập kờnh truyền thụng. Qua việc giữ mạch DTR tr ng thỏi ở ạ ON, thiết bị đầ u cuối cho phộp DCE của nú ở chế độ “tự ả lờ tr i” ch p nh n l i ấ ậ ờ gọi khụng yờu cầu. Mạch DTR ở trạng thỏi OFF chỉ khi thiết bị đầu cuối khụng muốn DCE của nú chấp nh n l i gọi từ xa (chếậ ờ độ c c bộ). ụ
• DSR (Data Set Ready, DCE Ready): Cả hai modem chuy n m ch DSR sang ON ể ạ khi một đường truyền thụng đó được thiết lập giữa hai bờn.
• DCD (Data Carrier Detect): Chõn DCD được sử dụng để ki m soỏt truy nhập ể đường truyền. M t tr m nh n tớn hi u DCD là OFF s hi u là tr m i tỏc ch a ộ ạ ậ ệ ẽ ể ạ đố ư đúng m ch yờu c u g i d li u (chõn RTS) và vỡ th cú th o t quy n ki m soỏt ạ ầ ử ữ ệ ế ể đ ạ ề ể đường truyền n u c n thi t. Ngược l i, tớn hi u DCD là ON ch th bờn đối tỏc ó ế ầ ế ạ ệ ỉ ị đ gửi tớn hiệu RTS và giành quyền kiểm soỏt đường truyền.
• RTS (Request To Send): Đường RTS kiểm soỏt chi u truy n d li u. Khi một ề ề ữ ệ trạm cần g i dữử liệu, nú đúng m ch RTS sang ON đểạ bỏo hiệu v i modem của ớ nú. Thụng tin này c ng ũ được chuyển tiếp tới modem xa.
• CTS (Clear To Send): Khi CTS chuyển sang ON, m t tr m được thụng bỏo r ng ộ ạ ằ modem của nú đó sẵn sàng nhận d liữ ệu từ trạm và kiểm soỏt đường iđ ện thoại cho việc truyền d liệ đữ u i xa.
DSR Data Set Ready RTS Request To Send CTS Clear To Send RI Ring Indicator DCD RxD TxD DTR GND DSR RTS CTS RI
DCD Data Carrier Detect RxD Receive Data TxD Transmit Data DTR Data Terminal Ready GND Ground DCD RxD TxD DTR GND DSR RTS CTS RI (a) Sơ đồ gi c cắm ắ (b ) Sơ đồ chiều tớn hi ệ u
• RI (Ring Indicator): Khi modem nhận được m t l i gọộ ờ i, m ch RI chuy n ạ ể ON/OFF một cỏch tuần tự với chuụng i n tho i bỏo hi u cho tr m u cu i. đ ệ ạ để ệ ạ đầ ố Tớn hiệu này chỉ thị ằ r ng m t modem xa yờu cầu thiết lập liờn kết dial-up. ộ
Chế độ làm việc
Chế độ làm việc của hệ thống RS-232 là hai chiều toàn phần (full-duplex), tức là hai thiết bị tham gia cựng cú thể thu và phỏt tớn hiệu cựng một lỳc. Nh vậư y, vi c th c hi n ệ ự ệ truyền thụng cần t i thiểu 3 dõy dẫn - trong ố đú hai dõy tớn hiệu n i chộo cỏc ố đầu thu phỏt của hai trạm và một dõy đất, như a minh họa. Vớ ấi c u hỡnh t i thi u này, vi c đảm ố ể ệ b o ả độ an toàn truyền dẫn tớn hiệu thuộc về trỏch nhiệm của phần mềm.
Hỡnh 2.29b minh họa một vớ dụ ghộp nối trực tiếp gi a hai thiết b thữ ị ực hiện chế độ bắt tay (handshake mode) khụng thụng qua modem. Qua việc sử dụng cỏc dõy dẫn DTR và DSR, độ an toàn giao tiếp s được m bảo. Trong trường hợp này, cỏc chõn RTS và ẽ đả CTS được nối ngắn. L u ý r ng, trong trường hợp truyền thụng qua modem, cấu hỡnh ư ằ ghộp nối sẽ khỏc một chỳt. TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND TxD RxD RTS CTS DTR DSR GND Transmit Data Receive Data Request To Send Clear To Send Data Terminal Read y
Data Set Read y Ground