数据通信方向篇1
关键词：数据通信；原理；分类
数据通信是以“数据”为业务的通信系统，数据是预先约定好的具有某种含义的数字、字母或符号以及它们的组合。数据通信是20世纪50年代随着计算机技术和通信技术的迅速发展，以及两者之间的相互渗透与结合而兴起的一种新的通信方式，它是计算机和通信相结合的产物。随着计算机技术的广泛普及与计算机远程信息处理应用的发展，数据通信应运而生，它实现了计算机与计算机之间，计算机与终端之间的传递。由于不同业务需求的变化及通信技术的发展使得数据通信经过了不同的发展历程。
一、通信系统传输手段
电缆通信：双绞线、同轴电缆等。市话和长途通信。调制方式：SSB/FDm。基于同轴的pCm时分多路数字基带传输技术。光纤将逐渐取代同轴。
微波中继通信：比较同轴，易架设、投资小、周期短。模拟电话微波通信主要采用SSB/Fm/FDm调制，通信容量6000路/频道。数字微波采用BpSK、QpSK及Qam调制技术。采用64Qam、256Qam等多电平调制技术提高微波通信容量，可在40m频道内传送1920～7680路pCm数字电话。
光纤通信：光纤通信是利用激光在光纤中长距离传输的特性进行的，具有通信容量大、通信距离长及抗干扰性强的特点。目前用于本地、长途、干线传输，并逐渐发展用户光纤通信网。目前基于长波激光器和单模光纤，每路光纤通话路数超过万门，光纤本身的通信纤力非常巨大。几十年来，光纤通信技术发展迅速，并有各种设备应用，接入设备、光电转换设备、传输设备、交换设备、网络设备等。光纤通信设备有光电转换单元和数字信号处理单元两部分组成。
二、数据通信的构成原理
数据终端（Dte）有分组型终端（pt）和非分组型终端（npt）两大类。分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端（teLetex）、用户分组装拆设备（paD）、用户分组交换机、专用电话交换机（paBX）、可视图文接入设备（Vap）、局域网（Lan）等各种专用终端设备；非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备（DCe）组成，如果传输信道为模拟信道，DCe通常就是调制解调器（moDem），它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换；如果传输信道为数字信道，DCe的作用是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外，还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接，通信结束后再拆除；专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。
三、数据通信的分类
数字数据网（DDn）。数字数据网由用户环路、DDn节点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDn是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDn是把数据通信技术、数字通信技术、光迁通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。数字信道应包括用户到网络的连接线路，即用户环路的传输也应该是数字的，但实际上也有普通电缆和双绞线，但传输质量不如前。
分组交换网。分组交换网（pSpDn）是以CCittX.25建议为基础的，所以又称为X.25网。它是采用存储――转发方式，将用户送来的报文分成具用一定长度的数据段，并在每个数据段上加上控制信息，构成一个带有地址的分组组合群体，在网上传输。分组交换网最突出的优点是在一条电路上同时可开放多条虚通路，为多个用户同时使用，网络具有动态路由选择功能和先进的误码检错功能，但网络性能较差。
帧中继网。帧中继网络通常由帧中继存取设备、帧中继交换设备和公共帧中继服务网3部分组成。帧中继网是从分组交换技术发展起来的。帧中继技术是把不同长度的用户数据组均包封在较大的帧中继帧内，加上寻址和控制信息后在网上传输。
四、网络及其协议
计算机网络
数据通信方向篇2
【关键词】双口Ram;DSp;aRm;中断
abstract：inthedoubleCpUsystemhandlethecommunicationbetweentwoCpU，isthekeytothesystemdesign.thisdesignUSeSthedualportRamtorealizethecommunicationbetweenaRmandDSp，andusethelogicofinterruptporttosolvetheportcontentionissues，accordingtotheactualoperation，fullymeetthedoubleCpUsystembetweentwoprocessorsinefficient，real-timeandstabilityofthecommunication.
Keywords：Dual-portRam;DSp;aRm;interrupt
1.引言
随着新技术的发展，工业现场控制系统中往往有多种通讯模式存在，不但要求系统有很好的人机界面和实时、稳定、可靠的通信能力，而且要求系统有很强的计算能力。一个单CpU的控制系统很难满足现代工业控制系统的要求。在aRm+DSp双核控制系统中，aRm以其低功耗、高性能的特点，在通讯、人机交互有很好的表现;DSp作为一种针对数字信号的特种处理器，拥有专门的硬件乘法器和特殊指令，在高速运算和实时处理方面有强大的功能。将DSp技术和aRm技术结合起来，可以充分发挥aRm和DSp处理芯片各自特点，组成双CpU架构系统，充分利用两者优势以达到系统对数据处理与传输的实时性、高效性要求。然而，构建这种系统的关键是要保证aRm和DSp之间能够准确、快速并且稳定地通信，同时这也是影响系统性能的关键部分之一。
aRm和DSp间的通信方式主要有以Spi为代表的总线方式、利用Hpi接口的Hpi方式和利用双端口Ram的外部Ram方式。这几种通信方式各有有缺点，针对本设计系统中aRm与DSp间数据传输量大，实时性、稳定性要求高的特点，主要介绍利用外部双端口Ram的并行通信方式。
2.系统组成
本文控制系统中人机接口通过以太网与aRm进行连接;aRm与数据采集模块通过Can总线通信接口连接，并采用轮询的方式向数据采集模块请求温度、电压、电流等采样信号;aRm与DSp间通过双端口Ram进行数据交换，人机界面下发的指令、参数由aRm写入双口Ram，DSp收到中断信号后再从双口Ram中读取数据;DSp运行中的实时数据根据任务标识写入双口Ram，aRm收到中断信号后从双口Ram中读取DSp实时运行数据。aRm收集到的DSp实时运行数据和数据采集模块数据通过以太网口传输给人机界面显示。系统结构简图如图1所示。
图1中aRm采用nXp公司的LpC1788芯片。DSp采用ti公司生产的tmS320F2812。双口Ram采用iDt公司的iDt70V25芯片。
本系统的关键是要保证aRm与DSp间数据交换的实时、高效、稳定，aRm与DSp间数据交换的错误、混乱就会造成DSp运行失效，引起系统失控，因此必须解决aRm与DSp间利用双口Ram进行通信时对通信权的争用冲突现象，避免产生读写错误。本系统中采取双口Ram中断逻辑方式实现DSp与aRm间的双向数据传输，避免左右端口读写冲突。
2.1LpC1788
LpC1788是基于aRm最新内核Cortex-m3的微控制器，具有3级流水线和哈佛结构，带独立的本地指令总线与数据总线，以及用于外设的性能略低的第三条总线。Cortex-m3CpU还包括一个支持随机跳转的内部预取单元和一个专用的Flash加速器，使Flash中代码执行达到最佳性能。操作频率可以高达120mHz。外设组件包括512kB的Flash存储器、96kB的数据存储器、外部存储器控制器、一个以太网maC、5个UaRt、3个i2C接口、一个双通道Can接口、一个8通道12位aDC、一个10位aDC、4个通用定时器、一个CRC计算引擎、多达165个通用i/o管脚等。
2.2tmS320F2812
tmS320F2812是ti公司的一款采用高性能CmoS技术，32位CpU内核DSp芯片，最高工作频率150mHz，具有128K片上FLaSH，两个串口，16路12位aDC，两个针对电机控制的事件管理器等。
2.3iDt70V25
iDt70V25是一款高速8KX16位静态双口Ram，具有两个独立端口允许同时读写数据，每个端口有自己独立的控制信号线、地址线和数据线，可高数存取数据，最快存取时间为25ns，与高速处理器配合使用时无需插入等待状态。iDt70V25主要特点如下：（1）具有两套完全独立的数据、地址、控制线，允许对同一存储单元进行读写;（2）具有两套完全独立的中断逻辑和BUSY逻辑线，可方便实现双CpU之间握手解决端口争用问题;（3）数据传输速度快;（4）可采用数据平行通信方式，确保数据传输稳定可靠;（5）具有多种逻辑交换接口，可构成多种通信接口形式。图2所示为iDt70V25功能框图：
图2中引脚说明如下：，芯片使能;，读/写使能;，输出使能;a0～a12，地址线;i/o0～i/o15，数据线;，高/低字节选择;，忙标志;，信号使能;，中断标志;，主/从选择。
3.接口电路
当aRm、DSp向双口Ram存取数据时，存在四种情况：（1）aRm、DSp不同时对同一地址单元存取数据;（2）aRm、DSp同时对同一地址单元读数据;（3）aRm、DSp同时对同一地址单元写数据;（4）aRm、DSp同时对同一地址单元，一个写数据，另一个读数据。根据读写逻辑和芯片特性，第（1）、（2）种情况下，不会出现数据存取错误，第（3）种情况会出现写数据错误，第（4）种情况会出现读数据错误。第（3）、（4）种情况出现的错误是由端口争用引起的，为了避免错误情况的出现，iDt70V25左右两边的BUSY、int和Sem信号线提供了3种左右逻辑交互方式，本文设计中使用int信号线，采用中断逻辑模式。
iDt70V25的中断逻辑是通过信箱实现的，地址单元1FFF为右边端口的中断信箱，1FFe为左边端口的中断信箱。本设计中地址单元1FFF为DSp的中断信箱，1FFe为aRm的中断信箱。当aRm向DSp中断信箱写入数据时，==VL，=L，iDt70V25向DSp发出一个中断信号，DSp读取自己的中断信箱时，==VL，=H，该中断信号被清除。当DSp向aRm中断信箱写入数据时，==VL，=L，iDt70V25向aRm发出一个中断信号，aRm读取自己的中断信箱时，==VL，=H，该中断信号被清除。当aRm或DSp读取对方的中断信箱时，中断信号不会清除。需要注意的是，当iDt70V25的BUSY信号有效时，即BUSY信号线为低电平时，iDt70V25不会发出中断信号，因此，在使用中断逻辑时，BUSY信号线应始终保持高电平状态。图3所示为LpC1788与tmS320F2812通过iDt70V25实现通信的接口电路简图：
图3接口电路简图
4.接口程序
aRm和DSp数据交换程序由任务标志发起，任务标志由中断触发，当有数据交换时，aRm为主机DSp为从机，aRm向DSp发送数据时，根据数据类型，aRm先写数据到双口Ram对应地址单元，然后向中断信箱写入标识码向DSp发出中断信号，DSp收到中断信号后根据标识码读取相应地址单元数据。aRm向DSp索要数据时，根据索要数据类型，向中断邮箱写入标识码向DSp发出索要数据中断信号，DSp收到中断信号后根据标识码向双口Ram相应地址单元写入数据，然后向中断信箱写入标识码向aRm发出中断信号，aRm收到中断信号后根据标识码读取双口Ram相应地址单元数据。当中断发生时必须对中断地址单元执行一次读操作，清除中断信号，否则下次再写中断地址时将不会产生中断信号。接口程序流程简图如图4所示：
图4接口程序流程简图
5.结束语
本设计采用双口Ram实现了aRm与DSp间数据高速并行通信，利用iDt70V25芯片的中断逻辑方式很好的解决了数据交互时的端口争用问题，从系统实际运行情况看完全能满足LpC1788与tmS320F2812间实时、高效、稳定的通信要求。
参考文献
[1]ti.tmS320F2812digitalsignalprocessorsdatamanual[Z].2010.
[2]iDt.iDt70V25S/LDataSheet[eB/oL].2011.
[3]nXp.LpC178x/7xdatasheet.Rev3.2011.
[4]胡剑凌，徐盛.数字信号处理系统的应用和设计[m].上海：上海交通大学出版社，2003.
[5]苏奎峰，吕强，常天庆，等.tmS320X281XDSp原理及C程序开发[m].北京：北京航空航天大学出版社，2008.
基金项目：国家科技支撑计划项目（项目编号：2012BaG03B01）资助。
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数据通信方向篇3
1单向并行通信接口的实现
在应用中，如果只需一个单片机向另一个单片机传送数据，则可以采用单向并行通信接口方式，这种方式较为简单。图1所示为单向并行通信接口的组成方法。图中，单片机a为数据发送方，单片机B为数据接收方，8位端口可以是p0～3的任何一个。数据传送的流程是：单片机a将数据送到端口后，通过StB信号中断单片机B，单片机B进入中断并从端口读取数据，读完后，利用BUSY信号进行应答，单片机a在检查到端口线CHK上的应答信号后，就可以发送下一个数据了。以上是采用中断方式进行数据传送的具体方法。当然，单片机B也可以采用查询方式接收数据。利用单向并行通信接口方法的优点是可以充分利用单片机的资源来扩充整个系统的串行通信接口、并行接口、定时器等部件。
2主从并行通信接口的实现
主从并行通信接口的特点是两单片机之间能够通过并行通信接口将数据发送到对方，但这种方法必须有一个单片机处在主机状态，另一个单片机处在从机状态。图2为主从并行通信接口原理图。单片机a是主机，单片机B是从机，该接口使用了一个8位端口（如p0或p1）和4根控制信号线。
在主从工作方式下，该接口的工作方式有主机发送从机接收和主机接收从机发送等两种情况。
2.1主机发送从机接收方式的主机工作流程
主发从收方式的工作流程如下：
（1）主机设置数据传送方法控制位DiR为0，以表示主机有数据发送到从机；
（2）主机在StB端口产生一个负脉冲，以使从机进入中断，并准备接收数据；
（3）主机将数据送8位数据端口，再设定aCK信号表示数据有效；
（4）主机检查CHK端口，等待从机从8位端口取走数据；
（5）数据发送完成返回。
2.2主机接收从机发送时的主机工作流程
主机接收从机发送方式时的工作流程如下：
（1）主机设置数据传送方向控制位DiR为1，以表示主机将从从机读取数据；
（2）主机在StB端口产生一个负脉冲，以使从机进入中断，并准备发送数据；
（3）主机查询CHK端口，等待从机将数据送到8位端口上；
（4）主机从8位端口上读取数据，再设定aCK信号以表示数据已被读取；
（5）数据接收完成返回。
2.3从机工作流程
在主从并行通信接口工作方式下，无论从机是接收数据还是发送数据，都是在中断（也可以是查询方式）方式下进行的，从机的工作流程如下：
（1）进入中断服务程序；
（2）检查数据传送的方向；
（3）如果DiR为0，则等待CHK信号有效，再从8位端读取数据，读完后设定aCK信号有效；
（4）如果DiR为1，从机将数据送到8位端上，再设定aCK为有效，并等待主机取走数据（即CHK信号有效）；
（5）退出中断服务程序。
3无主从双向并行通信接口的实现
无主从双向并行通信接口的特点是两个单片机处在平等的地位，两个单片机均可随时提出申请，向对方发送数据，当然也可通过简单的接口协议从对方读取数据。这种情况下，就有可能出现两个单片机同时提出使用8位端口的申请而发生冲突，从而影响双方数据的传送。要解决这个问题，就要求每一方必须在数据传送之前进行检查，以判断8位端口是否被对方所使用，从而避免冲突的发生。图3是无从双向并行通信接口的原理图。该接口中采用了5根控制信号线，其中CHK/aCK控制信号线，其中CHK/aCK控制信号线的功能可以复用。8位端口可以是p0、p1或其它8位i/o口。
在无主从双向并行通信接口中，由于单片机a与单片机B没有主从关系而处在平等位置，所以单片机B与单片机a的数据接收发送流程完全相同。这里只说明单片机a的数据接收发送流程。
3.1数据发送流程
下面给出单片机a的数据发送流程：
（1）检查CHKReQ，判断单片机B是否提出了数据传送申请；
数据通信方向篇4
【关键词】计算机；网络数据；传输方式
计算机网络数据传输方式是计算机技术与网络技术结合的一种应用形式，它综合了计算机的高效和网络技术的便捷，实现了二者优势的结合。计算机网络数据传输作为一种崭新的电子信息技术传输，其传输方式的多样性也给网络数据传输提供了便利。计算机网络传输方式是网络的重要应用形式，其深刻地影响到网络传输数据的发展，对计算机网络数据传输方式进行研究对计算机网络的发展有着重要的深刻的意义。下面笔者就计算机网络数据传输方式有关问题进行一下分析研究。
一、相关概念定义
（一）计算机网络的定义
计算机网络就是把分布在不同地点的、具有独立功能的多个计算机系统通过通信线路和设备互相连接起来，由功能完善的网络软件按照网络协议进行信息通信、实现资源共享的系统。
（二）计算机网络数据的定义
计算机网络数据可定义为有意义的实体，数据涉及到事物的形式。计算机网络数据可分为模拟数据和数字数据两种形式。模拟数据是在某个区间内连续的值，例如，声音和视频就是强度连续改变的波形，大多数用传感器收集的数据，例如，温度和压力，都是连续值。数字数据是离散的值，例如，文本信息和整数。
二、计算机网络数据传输的介质
计算机网络数据无论采用何种方式传输，都离不开其依托的传输介质，可以说，无介质支撑，计算机网络数据传输将无法进行，更谈不上网络数据传输方式的多样化。笔者认为目前常用的数据传输介质主要有以下几种：
（一）同轴电缆
同轴电缆由一根空心的圆柱网状铜导体和一根位于中心轴线位置的铜导线组成。同轴电缆的抗干扰能力强，屏蔽效果较好，经常用于设备与设备之间的连接。按照直径的大小，可以将同轴电缆分为粗缆和细缆。粗缆在早期的大型网络的连接中比较常用，它的传输距离长、可靠性能高，但安装难度较大，成本较高。细缆的传输距离较短，但安装难度不大，成本也较低。
（二）双绞线
双绞线是目前网络连接中使用最广泛的传输介质，可以分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线两类。双绞线主要用于星型拓扑结构，各计算机均用一根双绞线连接，可靠性能高，任一连线发生故障时，都不影响网络中的其他计算机。
（三）光纤
光纤即光导纤维，是一种柔韧并能传输光信号的介质。与同轴电缆和双绞线相比，光纤具有无法比拟的优点，如传输信号频带宽，通信容量大，传输距离长，抗干扰能力强；抗化学腐蚀能力强；原材料资源丰富。同时，光纤也存在一定的缺点，如质地脆、机械强度低、技术要求高等。
（四）无线传输
无线传输介质是指通过空间传输信号。目前，最常用的无线传输介质有微波、红外线、无线电、激光和卫星等。通过无线传输介质连接网络，可以满足军事、野外等特殊场合通信的需要。
三、计算机网络数据传输方式
计算机网络数据有较高的传输效率和较少的连线，当某些节点有故障时仍能完成数据传送（称为自愈能力），以及有广泛的应用领域，从而计算机互联网络得到了迅速发展。笔者通过综合分析当前世界各国有关计算机网络数据的发展和传播的有关情况，认为计算机网络数据在传输上存在以下几种方式：
（一）基带传输与频带传输
1、基带传输
基带是指调制前原始信号所占用的频带，是原始电信号所固有的基本频带，当信道中直接传送基带信号时，称为基带传输。进行基带传输的系统称为基带传输系统，基带信号分为基带模拟信号和基带数字信号两种，信号的种类是由信源决定的。在数据通信系统中，信源数据经编码器转换为典型的、表示二进制的比特序列的矩形脉冲信号，它能够被直接传输的数字基带信号。计算机网络系统是以计算机为主体的数据通信系统，信源是计算机或数字终端，由信源发出而产生的基带信号都是数字信号，所以，这里所说的基带传输是一种数字传输。基带传输是很老的一种数据传输方式，目前在计算机网络中一般不用，一般用于工业生产中。
2、频带传输
数字信号经调制变换，成为能在公共电话线上传输的模拟信号（例如音频信号），然后模拟信号经传输媒体送到接收端后，再还原成原来信号，这种传输称为频带传输。频带传输实际上就是模拟传输。计算机网络系统的远程通信通常都为频带传输。在计算机网络数据的远距离传输上通常采用的是频带传输。
3、宽带传输
宽带是指比音频带宽更宽的频带，它包括大部分电磁波频谱。利用宽带进行的传输称为宽带传输，这样的系统称为宽带传输系统，宽带传输系统属于模拟信号传输系统，它能够在同一信道上进行数字信息和模拟信息服务，宽带传输系统可以容纳全部广播信号，并可进行高速数据传输。在局域网中，传输方式分基带传输和宽带传输。它们的区别在于：基带传输的信号主要是数字信号，宽带传输的是模拟信号，基带传输的速率为0—10mb/s，其典型的数据传输速率为1—2.5mb/s，宽带传输的数据传输速率范围为0—400mb/s，通常使用的传输速率是5—10mb/s。一个宽带信道还可以划分为多逻辑基带信道。宽带传输能把声音、图像和数据等信息综合到一个物理信道上进行传输。宽带传输采用的是频带传输技术，但频带传输不一定是宽带传输。当前我国的大多数网络数据都采用宽带传输。
（二）通信线路连接方式
计算机网络数据通信线路连接方式分为点对点和分支式两种连接方式。
1、点对点连接
点对点连接包括主计算机与用户终端直接连接和主计算机与主计算机直接连接两种方式。在连接过程中可以采用专用线路形成Dte——Dte之间的直接连接，也可以利用DCe进行连接。如两台配有无线网卡的电脑需要共享上网，在这种无线双机互联的情况下一般采用点对点连接的数据传输方式。
2、分支式连接
分支式连接方式是用一条线路连接两个以上端点进行通信的方式。分支式连接又分集中式和非集中式两种。在分支式的集中式连接中存在一个控制站，系统中任何两个站之间的信息传输和交接都是在控制站的控制下进行的。在分支式的非集中式连接中，任意两个站之间可以不经控制站，而只是在控制站的监视下进行站与站之间的信息传输和交换。例如过去的寻呼机就采用这种通信方式，由于分支式网络连接方式存在网络安全问题，所以当前的网络数据基本上不采用这种方式。
（三）线路通信方式
计算机网络数据在通信线路上传输是有方向的，根据计算机网络数据数据在某一时间信息传输的方向和特点，线路通信方式可分为三种。
1、单工通信
单工通信传送的信息始终是一个方向的通信。在单工通信中，为了保证传送信息的正确性，需要进行差错控制。采用的具体方法是：在接收端确定信息正确或错误后，通过反向信道送出监测信号，因此，单工通信的线路一般是二线制。也就是说，单工通信存在两个信道，传输信息用的主信道和监测信息用的监测信道。例如，在网络中的GpS定位系统就属于单工通信。
2、半双工通信
在半双工通信中，通信信道的每一端可以是发送端，也可以是接收端；信息可由这一端传输到那一端，也可以由那一端传输到这一端。但在同一时刻里，信息只能有一个传输方向。在半双工通信方式中，信息流是轮流使用发送和接收装置的，传输监视信号可有两种方式。一种方式是在应答时转换传输信道；另一种方式是把主信道和监测信道分开设立，另设一个信道，供监测信号使用。计算机与终端之间的通信就是半双工通信。例如，部队利用网络使用的“步话机”就属于半双工通信。
3、全双工通信
全双工通信是在同一时刻可以进行这样的传输：一个信道传输信息向一个方向，而另一个信道传输信息向反方向。全双工通信系统的线路结构包括两个进行信息传输的信道和两个进行监测的信道，这样通信线路两端的发送、接收装置就能够同时发送和接收信息。若采用频分信道，则传输信道可分成高频群信道和低频群信道，这时就可以使用二线制。这种全双工通信方式适合计算机与计算机之间的通信。目前我们所使用的网卡一般都属于全双工通信。
4、并行数据传输
并行数据传输是在传输中有多个数据位同时在设备之间进行的传输。一个编了码的字符通常是由若干位二进制数表示。例如用aSCii码编码的符号是由8位二进制数表示的，则并行传输aSCii码编码符号就需要8个传输信道，使表示一个符号的所有数据位能同时沿着各自的信道并排传输。目前的移动网络通信业务一般都采用并行数据传输方式。
5、串行数据传输
串行数据传输足在传输中只有1个数据位在设备之间进行的传输。对任何一个由若干位二进制数表示的字符，串行传输都是用一个传输aSCii码的串行传输过程。与并行传输相比，串行传输的速度要慢得多，但费用低。计算机网络中各节点间的传输均采用串行传输方式。例如，网吧里的计算机网络数据一般采用串行数据传输方式。
（四）同步传输与异步传输
计算机网络数据从发送端到接收端必须保持双方步调一致，这就是同步。数据通信不仅需要同步，对数据接收端来说，数据还必须是可识别的。计算机网络数据传输同步的方法有两种：同步传输和异步传输。
1、同步传输
同步传输采用的是按位的同步技术，即位同步。同步传输中，字符之间有一个固定的时间间隔，这个间隔由数字时钟确定，因此，各字符没有起始位和停止位，同步传输包括外同步和白同步两种。同步传输的要求比较高，成本也高，随着科技的发展，将来的计算机网络应该都会采用这种传输方式。
2、异步传输
异步传输是一种很常用的传输方式。异步传输在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。当然，接收端必须时刻做好接收的准备。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。异步传输的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低。当前我国的大部分民用网络都从业异步传输方式。
总之，计算机网络数据的传送方式对计算机网络的运行结果具有重要的作用。在信息化高速发展的时代背景下，充分了解计算机网络数据的传送方式，对推动计算机网络的发展具有重要意义。
参考文献
王永据.数据通信与联网技术.清华大学出版社，2010.
王元亮，贾力.计算机网络通信与数据传输.云南科学技术出版社，2010.
金海月.计算机网络与数据通信.中国轻工业出版社，2009.
数据通信方向篇5
关键词：ieC61850；数字化变电站；建模；ieD
0引言
ieC61850是国际电工委员会负责电力系统控制及其通信的相关标准的第57技术委员会(ieCtC57)制定的关于变电站自动化系统结构和数据通信的一个国际标准，目的是使变电站内不同厂家的智能电子设备(ieD)之间通过一种标准协议实现互操作和信息共享，实现“一个世界、一种技术、一个标准”。
数字化变电站是以变电站一、二次设备为数字化对象，以高速网络通信平台为基础，将物理设备虚拟化，对数字化信息进行标准化，实现信息共享和互操作，满足安全可靠、技术先进、经济运行要求的变电站。
当前电力系统中，对变电站自动化的要求越来越高，为方便变电站中各种ieD的管理以及设备间的互联，就需要一种通用的通信方式来实现。ieC61850提出了一种公共的通信标准，通过对设备的一系列规范化，使其形成一个规范的输出，实现系统的无缝连接。
1、ieC61850的介绍
该标准根据电力系统生产过程的特点，制定了满足实时信息传输要求地服务模型；采用抽象通信服务接口、制定通信服务映射，以适应网络发展。采用面向对象建模技术，面向设备建模和自我描述，以适应功能扩展，满足应用开放互操作要求。采用配置语言，配备配置工具，在信息源定义数据和数据属性。定义和传输元数据，扩充数据和设备管理功能，传输采样测量值等。该标准还包括变电站通信网络和系统总体要求、系统和工程管理、一致性测试等。
作为全世界唯一的变电站网络通信标准，为电力系统自动化产品的“统一标准、统一模型、互连开放”的格局奠定了基础，使得信息建模标准化成为可能，信息共享具备了可实施的基础，也将成为电力系统中从调度中心到变电站、变电站内、配电自动化无缝自动化标准。
就概念而言，ieC61850标准主要围绕以下4个方面展开：
（1）功能建模。从变电站自动化通信系统的通信性能（piCom）要求出发，定义了变电站自动化系统的功能模型（第5部分）。
（2）数据建模。采用面向对象的方法，定义了基于客户机/服务器结构的数据模型（第7部分-3/4）。
（3）通信协议。定义了数据访问机制（通信服务）和向通信协议栈的映射，如在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到mmS（ieC61850-8-1）。在间隔层和过程层之间的网络映射成串行单向多点或点对点传输网络（ieC61850-9-1）或映射成基于ieee802.3标准的过程总线（ieC61850-9-2）（第7部分-2，第8、9部分）。
（4）变电站自动化系统工程和一致性测试。定义了基于XmL（extensiblemakeupLanguage）的结构话语言（第6部分），描述变电站和自动化系统的拓扑以及ieD结构化数据。为了验证互操作性，第10部分描述了ieC61850标准一致性测试。
2、ieC61850标准的主要特点
ieC61850标准将变电站系统分为3个层次，即变电站层、间隔层和过程层，并且定义了10种三层间的逻辑接口：
1：间隔层和变电站层之间的数据交换；
2：间隔层和远方保护之间的保护数据交换；
3：间隔层内数据交换；
4：过程层和间隔层之间tV和ta暂态数据交换；
5：过程层和间隔层之间控制数据交换；
6：间隔层和变电站层之间控制数据交换；
7：变电站层与远方工程师站数据交换；
8：间隔层之间直接数据交换；
9：变电站层内数据交换；
10：变电站装置和远方控制中心之间的控制数据交换。
ieC61850标准采用面向对象的建模技术，定义了基于客户机/服务器结构数据模型。每个ieD包含一个或多个服务器，每个服务器本身又包含一个或多个逻辑设备。逻辑设备包含逻辑节点，逻辑节点包含数据对象。数据对象则是由数据属性构成的公用数据类的命名实例。从通信而言，ieD同时也扮演客户的角色。任何一个客户可通过抽象通信服务接口（aCSi）和服务器通信可访问数据对象。
与ieC61870-5系列标准采用面向点的数据描述方法不同，ieC61850标准对于信息均采用面向对象的自描述。
采用“面向点”的数据描述方法，在信息传输时数据收发双方必须实现对数据库进行约定，并一一对应，这样才能正确反应现场设备的状态。协议一旦确立以后，如果要增加或删除某些信息就必须对协议进行修改，这是一项耗费资金和时间的工作。随着技术发展、电力市场的建立和变电站自动化水平的提高，变电站内需要传输的新信息不断增加，这种数据描述方法已不大适应，因而使新功能的应用受到限制。
面向对象的数据自描述在数据源就对数据本身进行自我描述，传输到接收方的数据都带有自我说明，不需要再对数据进行工程物理量对应、标度转换等工作。由于数据本身带有说明，所以传输时可以不受预先定义限制，简化了对数据的管理和维护工作。为此，ieC61850标准提供了一整套面向对象的数据自描述方法。
（1）ieC61850对象名称。标准定义了采用设备名、逻辑节点名、实例编号和数据类名建立对象名的命名规则。
（2）ieC61850通信服务。标准采用面向对象的方法，定义了对象之间的通信服务，比如，获取和设定对象值列表的通信服务，获得数据对象名列表的通信服务，获得数据对象值列表的服务等。
3、基于ieC61850标准的变电站内通信系统框架模型
作为变电站自动化通信网络和系统的标准，ieC61850主要强调面向对象的建模和对基于客户机/服务器结构的应用数据交换的定义。
（1）物理层/数据链路层
选择以太网作为通信系统的物理层和数据链路层的主要原因是以太网在技术和市场上已处于主流地位。另外，随着快速以太网、G-比特以太网技术逐步成熟，对变电站自动化应用而言，网络宽带已不再是制约因素，由冲撞引起的传输延时随机性问题已淡化。
（2）网络层/传输层
选择事实标准的tCp/ip协议作为站内ieD的高层接口，实现站内ieD的intranet/internet化，使得站内ieD的数据收发都能以tCp/ip方式进行。这样监控主站或远方调度中心采用tCp/ip协议就可以通过广域网（wan）甚至internet获得变电站内的数据。同时，采用标准的数据访问方式可以保证站内ieD具有良好的互操作性。
（3）应用层
选择制造报文规范（mmS）作为应用层协议与变电站控制系统通信。所有ieD中基于ieC61850建立的对象和服务模型都被映射成mmS中通用的对象和服务，如数据对象的读、写、定义和创建以及文件操作等。mmS对面向对象数据定义的支持，使该数据自描述成为可能，改变了传统的面向点的数据描述方法。因数据本身带有说明，故传输可不受预先定义的限制，简化了数据管理和维护工作。
4、ieD统一硬件平台设计
考虑ieD本身的功能，以及可扩展性和可靠性的要求，ieD硬件设计采用可组态的模块化设计方法，按功能划分各个模块，主要包括模拟量输入输出模块，开关量输入输出模块，人机接口模块（mmi），通信模块（Com）和主控模块（CpU）。
模块和模块之间的数据通信通过内部高速总线实现。由于各模块都具有一定的智能化处理能力，可以对信号的输入输出进行一定的预处理，减轻主控模块的负担，使其专注于数据处理、故障判断和任务调度。同时，采用这种模块化的设计方法，使得ieD具有可扩展性，可以根据客户的需要添加相应模块，为ieD的高可靠性提供了可能。而且这种模块化的设计方法可以随技术的发展而更换相应模块，最大限度地保护了用户已有的投资，迅速实现产品的升级换代。
5、ieD软件系统设计
实现ieC61850的重点、难点在于软件设计。它主要设计两个方面的内容：在变电站层的监控主站系统上实现与ieC61850相关的功能；在间隔层ieD上实现保护、控制，尤其是在间隔层的ieD的通信模块中软件系统的实现。
ieD软件设计也是按功能划分进行模块化设计的，使得软件具有可裁剪性，也便于功能扩充。按功能划分主要可分为：数字信号处理元件、数据处理元件、继电保护元件、可编程的数字量输入输出元件、事件捕获元件、人机接口元件和通信元件。
不同于以往一般的危机保护监控装置，ieC61850标准中为了实现互操作性和可扩展性，采用了面对对象的建模技术，定义了数据模型和设备模型以及描述数据对象的方法及一套面向对象的服务。所以，ieD软件设计出了要实现测量、保护和控制功能外，还应充分考虑并遵循这些要求。
6、ieC61850数字化变电站的发展展望
在ieC61850为变电站定义的三个层次中，数字化变电站自动化系统的研究正在自下而上逐步发展。目前的主要内容集中在过程层方面，诸如智能化开关设备、光电互感器、状态检测等技术与设备的研究开发。归纳起来目前主要存在的问题是：（1）研究开发过程中专业写作仍有待加强，比如智能化电器的研发至少存在机、电、光三个专业协同攻关；（2）材料器件方面的缺陷及性能改进；（3）试验设备、测试方法、检验标准，特别是emC（电磁干扰与兼容）控制与试验还是薄弱环节。
从目前的情况来看，数字化变电站技术还有一些问题需要解决。但随着技术进步和电网运行的要求，尤其是智能电器技术和电子式电器技术的突飞猛进，符合ieC61850标准真正意义上的数字化变电站将得到迅速的应用和普及。
参考文献
[1]胡敏强等.基于ieC61850标准的变电站自动化系统研究.电网技术,2003.10
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[7]廖泽友,孙莉,贺岑等.ieD遵循ieC61850标准的数据建模[J].继电器,2006,34(20):40-43.
数据通信方向篇6
【关键词】计算机网络数据通信交换技术应用
随着现阶段的计算机网络不断的发展，现如今的网络技术已经广泛被应用在各个行业中。在光钎技术的发展中，网络科技开始通过高效、容量大的形式进行演变。当今技术的发展中，通信技术已经成为主要的而技术发展需求。通过针对计算机网络和数据交换的方式进行分析，就能够带动计算机网络技术和数据间的交换发展。
一、计算机网络技术和数据通信的原理
计算机网络是通过每一个独立的计算机进行连接来的结构，主要是由通信子网、网络系统的操作和资源子网共同组成的。其中通信子网和资源中主要含有两个节点和一个链路。其中整个链路由主要分成逻辑链路和物理链路两种形式。计算机能够在网络的结构上，全面实现资源共享和数据传输的信息交换技术。资源共享主要能够进行硬件和软件、数据和通信上的共享模式。数据交换需要在计算机进行工作的状态中，与每一个网络设备形成的信息交换技术。最常见的数据通信交换就是利用计算机和计算机网络进行通信，这样的方式并没有中间的节点，是一种较为容易简单的通信方式，但是这样的方式并不能够应用在广域网和局域网之间进行交换，需要利用设置多个节点进行通信，进而能够保障数据能够进行通信。因此根据这样的数据通信方式和原则使利用某一种交换方式，通过进行某一个节点和网络的通信设备，最终能够达成目标。
二、数据通信交换技术
2.1传统数据交换
传统的数据交换一般采用两种模式进行交换，电路交换和包交换是常见的两种模式。所谓电路交换方式能够表现出在原站点和目标站点进行连接，同时不能够使其他计算机进行共享此电路，指导能够完成通信交换为止的一种交换方式。电路在交换的时候需要经过建立链路，在呼叫的时候应该找到空闲的电路进行建立物理链路；在数据传输中，应该建立数据传输需要的链路并且不能够被其他的接收方式被占领。在包交换的时候，需要将存储转发的方式进行交换，由数据报和虚电路两种方式进行组成，由于这样的交换方式利用率较高，能够在不同的速率中和站点内进行通信，但是由于交换的而时间较长，不能够达到要求较高的数据通信。数据包中含有的数据头和数据背身能够理解成为一封平信，信封就是能够涵盖地址和信息等报头。通过同样的一个报文能够选择不同的方式进行数据间的传输，然后等到达到链接的终点时，就需要针对传输的报文进行重新的组合和排序。虚电路是整个网络中链接站点形成的逻辑性链路，能够在两个站点之间进行面向连接并且能够进行永久的对话。通过源站点能够将信息发送给每一个分组，主要的目的是站点能够根据先后顺序进行接受信息，不需要进行重新的分组和排序。由于呼叫的虚电路和永久的虚电路是虚电路中两种方式。其中呼叫虚电路是由呼叫报文和信息组成；而永久虚电路不需要建立和拆除报文的一种过程，其中虚电路能够产生差错问题和流量控制，都是需要通过网络层进行负责。
2.2光交换技术
其中光交换的技术主要分成几个方面，首先是针对波分光进行交换技术。波分光技术主要的基础就是波分复用技术，这样的技术能够实现高速和信息间的传递。波分光技术能够使用波长的变化方式进行交换。由于波分光具有较多的输入光纤个输出光纤，并且每一个光纤都能够含有许多载波信号，能够在进行解复用器和复用器相互进行光纤和波长之间的信号转换；另一种技术是时分光交换技术，其中时分复就是其中主要的基础，主要是利用时隙相互转化的原理进行分光交换。能够将其中简单的时分复技术理解成为时间分化信号，给予每一个帧相同长度的时隙，并且能够进行分配信号，将其他的信号连接在同一条光缆中；还有一种技术是空分光交换技术。其中光开关就是这项技术的基础，能够通过决定开关的速度保障技术性能的高低；最后一种是波分和时分技术结合，这项技术能够具体分成波分和时分技术间互相转换，进而能够实现数据间通信信息的相互交换。
从图1中能够看出几种交换方式的时序图，就能够了解几种交换方式如何进行交换。
2.3其他交换技术
atm信元交换这项技术是建立在传统的交换方式和包交换的基础上出现的新型技术，经常用于综合宽带业务中数字网络，其中用户能够在这样的技术上和光纤的链接基础中能够全面实现高效的通信。为了能够全面满足实时性的业务要求，atm信元交换技术能够有一定程度上保留出电路的交换技术，能够最大化的将电路中的交换技术中优点进行利用。在帧中进行交换，这项技术是面向包交换的一种方式，其主要的传输介质光纤，可以进行节点进行转发操作，能够进行节点的操作，其中具有传输错码率较低、不需要进行流量和差错等全面的优点。但是由于交换的实时性较差，就不能够进行语音和视频信号间的传输。
三、新数据通信交换技术发展
随着光纤技术不断的发展，其中传输容量能够得到大幅度的提高，通过这样的交换方式能够取得优质的发展方向。可以通过将通信网络发展主要分成几个方面，电传输、电交换和交换阶段。其中电传输和交换阶段是传统通信网络都是处于电传输和交换的阶段中，这项技术能够涵盖任何一种技术；光传输是通过光钎为传输的介质，利用数据进行传输，而其中的继节点只能够针对电信号进行处理；数据传输和交换都能够通过光信号在信道上进行处理，只有将终端处的表现为电信号，能够方便信息间处理。由于技术有一定的限制就会导致出现空闲并且饱和等技术现象。为了能够克服分组交换的瓶颈，就只能够通过进行交换新技术，才能够开始走向商业化的发展。
四、结语
由于目前的计算机网络数据中交换技术发展逐渐有两种发展方向，一种是向量突发模式，另一种是质变的发展方向，这两种发展方向都也能够帮助计算机网络技术全面的改革，为今后的网络等带来一定的改革。宽带分配的模式能够对互联网管理、服务的水平等领域成为计算机通信中重要的发展方向，为以后计算机网络基础带来一定的帮助。
参考文献
[1]刘虎.浅析计算机网络中的数据通信交换技术探索构架[J].中国新通信，2016（06）.
[2]左琳.浅析计算机网络中的数据通信交换技术[J].科技创新导报，2012（14）.
数据通信方向篇7
关键词光纤通信；单向传输；数据安全
中图分类号：tn929.1文献标识码：a文章编号：1671-7597（2014）15-0057-01
计算机所展现的巨大便利性使其迅速在各行各业得以运用和普及，网络信息技术的高速发展是信息化建设成为各部门单位的重点建设项目之一，比如政务网络、金融网络、商业网络等，给人们生产生活打来巨大便利。信息网络的普及使得信息成为社会主要生产力和重要资源，这也引发了网络信息安全问题，其中信息在网络传输过程中遭受破坏是其主要潜在安全隐患。为确保信息在传输过程中的安全可靠，基于光纤通信的单向数据传输成为目前最为安全可靠的技术研究课题。
1单向安全传输技术总述
目前的网络通信各层协议中，数据通信都是双向的，尚无实现网络层面的数据单向传输。基于光纤信息通信的数据单向传输是从物理层面出发，利用通信物件的单向物理特征，然后借助软件设计，共同实现数据不可逆传输。这种基于物理硬件的数据传输，就目前为止是真正安全的数据单向传输技术。单向安全传输技术的工作原理是利用外网服务器的光纤网卡，以单模光纤为传输介质，运用光电转换技术，结合光分路器，实现物理层面的数据单向安全传输。从数据传输速率方面考虑，光纤通信可实现传统以太网接口等不具备的高速传输。
基于光纤的数据单向传输技术研究，根据相关设备构成可分为四个层次，即硬件、系统、驱动和单向传输。四个层面的设备技术在发送端和接收端同时存在，且之间存在相互逻辑
关系。
2基于光纤的数据单向传输系统实现
2.1硬件设计
硬件设备分为发送端与接收端，分别由USB2.0接口电路、高速串行收发器电路、逻辑控制电路和千兆光模块发送（接收）电路组成。USB2.0接口电路、高速串行收发器电路、千兆光模块发送（接收）电路分别于逻辑控制电路相互连接，前三者又成串联模式，由USB2.0接口电路连接高速串行收发器电路，高速串行收发器电路连接千兆光模块发送（接收）电路。为确保数据单向传输，硬件设计由物理器件组成，其中发送与接收端分别采用只发光与只收光模块，除USB2.0端口外，其他硬件部分仅允许单向通信。
为实现高速传输及即插即用的功能和操作简便性，USB2.0接口选用Cypress公司的eZUSBCY7C68013a芯片；选用ti公司的SeRDeStLK1501串行收发器芯片来确保数据在光纤设备中的传输是单向的，并且通过该芯片实现数据串行化；逻辑控制电路部分，为实现数据实时控制，采用可编程逻辑电路FpGa技术；千兆光模块需要专门定制只发光与只收光两种元器件。
2.2系统功能设计
数据单向传输的两个终端是不同的两个网络结构，要想通过物理隔离模式完成两个不同网络间的数据单向传输，需要具备两个独立的平台，具备四个方面的主要功能。系统配置方面实现通道、目录配置及设计删除功能，主要分辨目录属性、ip、网卡等参数及数据传输速率；系统管理方面主要面向用户管理，内容包括操作日志，历史数据管理等；实时监控方面主要实现数据的发送、传输、接收等活动的监控，以及数据流量的统计；文件查询方面实现对发送、接收数据参数属性等方面的查询，包括名称、时间、速率、用途等。
2.3驱动程序设计
驱动程序设计以eZUSB开发包为基础，利用eZUSB开发包自带的固件自动下载驱动和通用功能驱动程序的源代码，实现数据的自动下载、固件重新枚举、自动驱动，该程序能够自动识别eZUSB设备，并通过USB接口完成数据单向下载传输。该驱动程序的结构框架如下图所示。
2.4单项传输业务系统软件设计
单向传输业务系统软件是面向用户的部分，以计算机为运行工具，通过用户的操作实现数据数据交换和单向传输。系统软件的主要功能分为两部分，一部分是以发送端软件为主，一部分是以接收端为主，其作用于数据管理交换的整个过程。该程序主要工作部分为发送端和接收端，同时又存在二次开发包，便于用户针对自身情况做针对性的二次开发。
从发送端看，其是数据单向传输的起点，主要作用于数据发送管理，比如系统参数的初始化、数据发送的状态监测、自动搜索数据文件、文件数据发送和协议打包等。从接收端看，其是数据单向传输的终端，主要作用于数据接收，用于管理接收设备的文件操作，工作内容主要包括系统参数初始化、接收单向传输过来的数据文件和协议包，解析协议包、将文件进行保存、接收文件状态的检测。从二次开发包部分看，其主要作用于系统的维护与升级，能够在原有功能基础之上，简单开发适合自身的应用程序。
3系统运行状况
为验证本系统是否能够安全可靠的运行，在本单位进行实验，采用1km多模光纤，分6项多周期进行验证，单向传输不同大小的数据包，每项数据传输重复实验多次。经过一定实验周期的检验，基于光纤通信的数据单向传输系统完全实现了数据从互联网与内网间的安全单向传输，并且其传输速率远大于串行或并行传输，且传输状态稳定，取得不错成效，具有实际推广运用意义。
参考文献
[1]杜宁.基于光纤传输的数据存储技术的研究与实现[D].哈尔滨工程大学，2007.
数据通信方向篇8
谁着电子技术的飞速发展，单片机也步如一个新的时代，越来越多的功能各异的单片机为我们的设计提供了许多新的方法与思路。对于莫一些场合，比如：复杂的后台运算及通信与高实时性前台控制系统、软件资源消耗大的系统、功能强大的低消耗系统、加密系统等等。如果合理使用多种不同类型的单片机组合设计，可以得到极高灵活性与性能价格比，因此，多种异型单片机系统设计渐渐成为一种新的思路，但单片机之间的通信一直是困扰这种方法拓展的主要问题。本文将分析比较几种单片机之间的方式、难点，并提出一种解决方案。
1几种常用单片机之间的通信方式
①采用硬件UaRt进行异步串行通信。这是一种占用口线少，有效、可靠的通信方式；但遗憾的是许多小型单片机没有硬件UaRt，有些也只有1个UaRt，如果系统还要与上位机通信的话，硬件资源是不够的。这种方法一般用于单片机有应件UaRt且不需与外界进行串行通信或采用双UaRt单片机的场合。
②采用片内Spi接口或2C总线模块串行通信形式。Spi/i2C接口具有硬件简单、软件编程容易等特点，但目前大多数单片机不具备硬件Spi/i2C模块。
③利用软件模拟Spi/i2C模式通信，这种方式很难模拟从机模式，通信双方对每一位要做出响应，通信速率与软件资源的开销会形成一个很大的矛盾，处理不好会导致系统整体性能急剧下降。这种方法只能用于通信量极少的场合。
④口对口并行通信，利用单片机的口线直接相连，加上1～2条握手信号线。这种方式的特点是通信速度快，1次可以传输4位或8位，甚至更多，但需要占用大量的口线，而且数据传递是准同步的。在一个单片机向另一个单片机传送1个字节以后，必须等到另一个单片机的接收响应信号后才能传送下一个数据。一般用于一些硬件口线比较富余的场合。
⑤利用双口Ram作为缓冲器通信。这种方式的最大特点就是通信速度快，两边都可以直接用读写存储器的指令直接操作；但这种方式需要大量的口线，而且双口Ram的价格很高，一般只用于一些对速度有特殊要求的场合。
从上面几种方案来看，各种方法对硬件都有很大的要求与限制，特别是难以在功能简单的单片机上实现，因此寻求一种简单、有效的，能在各种单片机之间通信的方法具有重要的意义。③、④方案中，双方单片机要传递的每一位或每一个字节做出响应，通信数据量较大时会耗费大量的软件资源，这在一些实时性要求高的地方是不允许的。针对这一问题，假设在单片机之间增加1个数据缓冲器，大批数据先写入缓冲区，然后再让对方去取，各个单片机对数据缓冲器都是主控模式，这样必然会大大提高通信效率。谈到数据缓冲，我们马上会想到并行Ram，但是并行Ram需要占用大量的口线（数据线+地址线+读写线+片选线+握手线），一般在16条以上。这是一个让人望而生畏的数字，而且会大大增加pCB面积并给布线带来一定的困难，极少有人采用这种方式。串行接口的Ram在市场上很少见，不但难以买到而且价格很高。移位寄存器也可以做数据缓冲器，但目前容量最大的也只128位，因为是“先进先出”结构，所以不管传递数据多少，接收方必须移完整个寄存器，灵活性差而且大容量的移位寄存器也是少见难买的。一种被称为“铁电存储器”芯片的出现，给我们带来了解决方法。
2利用铁电存储器作为数据缓冲器的通信方式
铁电存储器是美国Ramtran公司刚刚推出的一种新型非易失性存储器件，简称FRam。与普通eepRom、Flash-Rom相比，它具有不需写入时间、读写次数无限，没有分布结构可以连续写放的优点，因此具有Ram与eepRom的双得特性，而且价格相对较低。现在大多数的单片机系统配备串行eepRom（如24CXX、93CXX等）用来存储参数。如果用1片FRam代替原有eepRom，使它既能存储参数，又能作串行数据通信的缓冲器。2个（或多个）单片机与1片FRam接成多主-从的i2C总线方式，增加几条握手线，即可得到简单高效的通信硬件电路。在软件方面，只要解决好i2C多主-从的控制冲突与通信协议问题，即可实现简单、高效、可靠的通信了。
3实例（双单片机结构，多功能低功耗系统）
（1）硬件
w78Le52与emC78p458组成一个电池供电、可远程通信的工业流量计。78p458采用32.768kHz晶振，工作电流低，不间断工作，实时采集传感器的脉冲及温度、压力等一些模拟量；w78Le52采11.0592mHz晶振，由于它的工作电流较大，采用间断工作，负责流量的非线性校正、参数输入、液晶显示、与上位机通信等功能，它的UaRt用于远程通信。通信接口部分线路如图1所示，2个单片机共用1片i2C接口的FRam（Fm24CL16）组成二主一从的i2C总线控制方式，w78Le52的p3.5、p3.2分别与78p458的p51、p50连接作握手信号线a与B。我们把握手线a（简称a线）定义为总线控制、指示线，主要用于获取总线控制权与判别总线是否“忙”；握手线B（简称B线）定义为通知线，主要用于通知对方取走数据。
（2）i2C总线仲裁
由于我们采用的是二主一从的i2C总线方式，因此防止2个主机同时去操作从机（防冲突）是一个非常重要的问题。带有硬件i2C模块的器件一般是这样的，器件内部有1个总线仲裁器与总线超时定时器：当总线超时定时器超时后指示总线空闲，这时单片机可以发出获取总线命令，总线仲裁器通过一系列操作后确认获取总线成功或失败；超时定时器清零，以后的每一个SCL状态变化对总线所有主机的超时定时器进行清零，以防止它溢出，指示总线正处于“忙”状态，直到一个主机对总线控制结束不再产生SCL脉冲；超时定时器溢出，总线重新回到“空闲”状态。但是目前大多数单片机没有配备硬件i2C模块，而且当2个主机的工作频率相差较大时，超时定时器定时值只能设为较大的值，这样也会影响总线的使用效率。下面介绍一种用软件模拟i2C总线仲裁的方式（i2C读写操作程序的软件模拟十分多见，这里不再多述）：用1条握手线a，流程图如图2所示，当a线高电平时，指示总线空闲；当其中一个主机要获取总线控制权时，先查询总线是否空闲，“忙”则退出，空闲则向a线发送一个测试序列（如：1000101011001011），在每次发送位“1”后读取的a线状态。如果读取状态为“0”，马上退出，说明有其它器件已经抢先获取总线；如果一个序列读取的a线状态都正确，则说明已成功获得总线控制权，这时要拉低a线以指示总线“忙”，直到读写高a线，使总线回到“空闲”状态。不同的主机采用不同的测试序列，或产生随机测试序列，测试序列长度可以选得长一些，这样可以增加仲裁的可靠性。
（3）通信协议
一个可靠通信体系，除了好的硬件电路外，通信协议也至关重要。在单片机系统Ram资源与执行速度都非常有限的情况下，一个简捷有效的协议是非常重要的。下面具体介绍一种比较适用于单片机通信的协议，数据以包的形式传送。数据包结构：
①包头——指示数据包的开始，有利于包完整性检测，有时可省略；
②地址——数据包要传送的目标地址，若只有双机通信或硬件区分地址可以省略；
③包长度——指示整个数据包的长度；
④命令——指示本数据包的作用；
⑤参数——需要传送的数据与参数；
⑥校验——验证数据包的正确性，可以是和校验、异或校验、CRC校验等或者是它们的组合；
⑦包尾——指示数据包的结尾，有利于包完整性检测，有时可省略。
（4）通信流程
首先，要在FRam里划分好各个区域，各个单片机的参数区、数据接收区等。然后，单片机可以向另一个单片机发送数据包，发送完毕之后通过向握手线B发送1个脉冲通知对方取走数据；接收方读取数据并进行处理后，向FRam内发送方的数据接收区写入回传数据或通信失败标志，再向握手线B发送1个脉冲回应发送方。表3是单片机1启动1次与单片机2之间的通信的例子。
如果需要单片机2发送的话，只需交换一下操作过程即可。
表3
步骤单片机1单片机2a线B线1总线空闲总线空闲112获取总线控制权其它操作013向FRam内单片机2的数据接收区写入一包通信数据其它操作014向B线发送走个负脉冲，通知单片机2，启动超时定时器其它操作0负脉冲5其它操作响应来自B线的脉冲，读取FRam内数据接收区的内容（无须获取总线操作）016其它操作对数据进行处理后，向FRam内单片机1的数据接收区写入回传数据或通信失败标志017其它操作向B线发送1个负脉冲，通知单片机10负脉冲8清超时定时器，读取数据区内容。如果失败可以做重发或其它处理；如果成功则拉高a线，释放i2C总线，1次通信工程结束其它操作119如果超时定时器溢出，说明单片机2没有响应单片机1的通知，可以做重发或故障处理
4总结
通过实践可知，以上方法是可行的。与其它方法相比具有发下优点：
①简单。占用单片机口线少（SCL、SDa、握手线a、握手线B）。
②通用。软件模拟i2C主机方式，可以在任何种类的单片机之间通信。
③高效。由于采用数据缓冲，可以在不同时钟频率、不同速度的单片机之间通信；读写数据时，可以i2C总线的最高速度进行，可以实现1次传送大量数据；在一个单片机向FRam传送数据时，另一个单片机无须一一作出响应或等待，可以进行其它程序操作，提高软件工作效率。
④灵活。通信硬件接口对于各个单片机是对等的，通过软件配置，每个单片机既可以根据需要主动发送通信，也可以只响应其它单片机的呼叫。
⑤容易扩展。通过增加地址识别线，修改通信协议，即可做到多机通信。
以下是需要注意的地址：
①为了提高通信效率，握手线B最好使用中断端口，负脉冲宽度一定要满足速度较低单片机中断信号要求。如果没有中断的话应增加1条口线，用改变端口状态的方法通知对方，等待对方查询，而不是负脉冲。
②向对方发送负脉冲时，应屏蔽自己的中断。
数据通信方向篇9
图二数据交换平台部署结构图
作为交通部信息化建设系统的基础，交通部数据交换平台项目做到了充分利用现有的计算机软硬件、数据资源以及充分利用原有系统软硬件平台的可用资源。作为交通部信息化建设的重要内容，数据交换平台的建设为提高交通行业整体政务管理水平，实现政府职能从管理型向服务型转化起了关键性作用，并今后交通信息化建设的完善打下了良好的基础。目前，交通部信息化建设可行性示范工程――道路运输数据交换平台专项，就是构建在交通部数据交换平台上的数据交换与共享平台，全国31个省级运管机构的道路运输基础信息以及异地稽查数据等动态信息都将在该平台上运行。
把握需求有的放矢
为避免重复性投资和低水平开发建设，消除信息孤岛、信息烟囱等现象，在一个较高起点上实现业务管理信息化，交通部对交通信息化建设进行了详细的统筹规划。
交通部要求，信息化工程建设要成为覆盖36个省级、5个计划单列市的交通行政主管部门(一类节点)，以及各主要港口和交通企事业单位(二类节点)的交通行业信息专网，实现交通行业各种管理和业务系统的互联互通。同时，要在此专网上建立行业业务系统，构建连通交通部机关与地方交通主管部门之间的数据传输通道，为交通行业业务应用系统、交通应急指挥系统提供基础支撑平台。今后，各种行业管理系统，如现在的公路数据库管理系统、水运快速统计系统、政府信息报送系统，以及未来规划的公路、水路交通十大业务系统都将在此平台基础上运行。
在网络硬件构建的基础上，为实现交通行业各种管理和业务系统的资源共享和整合利用，要建设安全可靠、高速传输的数据交换平台，使交通行业信息化管理产生质的飞跃。根据交通部的行业网络建设和网络应用规划，部级行业业务管理系统、数据交换中心都部署在行业专网上，交通行业信息网部署在政务外网上，各省将交通行业业务网接入到主管交通厅的专网中，通过交通厅的专网访问数据交换中心，实现数据的双向交换，同时要建立一条到政务外网中的Vpn通道作为数据交换网络的备份通道。具体的网络构建如图一所示。
另外，交通部还要求整个项目建设必须按照“总体规划、分布实施”的原则，采用先建设平台总体框架和主要功能，再逐步丰富系统各模块功能的方式，使整个平台按照计划逐步投入实用，充分应用方便实用的技术最大程度地集成原有和现有资源，以最大限度地减小项目建设风险。项目承建单位东方通科技充分把握并在项目建设过程中体现了上述需求。
在交通部数据交换平台项目中，多个平台系统需要数据交换，数据呈现出分布式状态，数据的格式也各不相同，并且交换的数据量大。针对这些特点，项目承建单位在技术实现上从三个方面做了保证：
1.信息的统一表示
信息统一表示是实现数据交换的重要指标。对于异构系统的互联互通而言，信息的统一表示是关键。信息表示独立于系统与平台，项目承建单位在数据交换中采用XmL技术实现了信息统一表示。
2.完整的消息服务能力
数据交换平台的支撑是中间件软件，在信息交换过程中要进行频繁的信息封装、控制信息的同步/异步交换、排队处理等。项目承建单位采用具备完善的信息服务处理能力的消息中间件，解决了在数据交换过程中遇到的各类问题，包括传输安全的问题。
3.功能完备的交换平台系统
数据交换平台要求具有跨平台性，支持异构系统之间的数据信息交换。项目承建单位通过在数据服务器上加载适配器，实现了异构系统的数据交换，传输前后的打包、解包等功能。
纵横交错步步为营
根据基础网络构建要求，在交通部数据交换平台建设中有多个独立的平行系统需要数据交换，并且业务复杂，但其管理结构呈树状，各级机构之间的信息联系又具有共性。经过分析，数据交换平台系统的总体架构模式应该是纵向联系(上下级之间的联系)和横向联系(同级不同系统之间的联系)。
为实现这样一个纵横交错的整合，项目承建单位采用了当前公认的最适合实现数据通讯的技术――XmL技术。数据交换平台为与平台连接的各相关系统提供了多种适配器和统一的接口，以XmL的数据格式为数据交换的中间格式，实现了交通部数据交换中心与各省(市、区)机构和各相关系统之间的数据交换。部署结构如图二所示，通过交通部数据交换平台，最终可以实现门户网站、综合业务系统、综合办公等系统的有机整合，为交通部信息化建设构建了先进的it架构。
在数据交换平台的部署中，项目承建单位首先建立的是交通部数据中心，整合各个省级机构提供的相关数据，形成交通信息资源共享库，并在交通部门户网站进行；其次进行数据挖掘，辅助决策。各省级机构通过交通部数据中心的交通信息资源共享库可以访问其他省交通部门的能够共享的交通信息。
信息的纵向联系和横向联系主要体现在两个方面：
纵向体系结构
数据交换平台采集各省级机构业务管理系统的原始数据，经加工后送入数据交换中心进行处理，同时进行与其他系统间的数据交换。通过对传来的数据进行加工，生成主管部门所需要的报表信息，生成并传送供给其他业务系统使用的信息，向下级下达指令信息，向决策层提供辅助决策信息等。
数据通信方向篇10
目前，随着物联网技术的不断成熟和逐步应用，人们越来越关心它的安全问题。尤其是物联网的感知前端射频识别系统，使用的是无线传输技术，相对于有线传输来说，其工作环境是开放的，不稳定的。为了保护应答器和读写器之间的信息传输，目前普遍采用的是双向认证和加密结合的方法，对认证双方通信的所有数据进行加密，从而确保系统的安全性。但是由于物联网中应答器数目巨大，在每个应答器中添加加解密电路会造成整个系统硬件实现的成本的大幅增加，因此不利于物联网技术的普遍应用。该文试图避免繁琐的加密过程，使用相对简单的数据隐藏技术保护应答器和读写器之间传输的敏感信息，从而降低系统的实现成本。
1数据隐藏技术
网络技术的快速发展为信息传播和利用提供了极大的便利，同时也面临着巨大的挑战的安全问题。在传输过程中如何保护信息安全已经成为人类的重要主题之一。传统的解决方法是加密消息的传播。然而，随着计算机处理速度的提高和并行处理的发展，不再是不可能破解加密算法。因此，寻找一个新的方法来解决信息安全传输的问题已成为信息时代的重要问题之一。
数据隐藏和加密都是常用的方法来保持数据的机密性。与主要研究如何使用特殊编码方法来加密机密信息使其成为形式无法辨认的密文的数据加密不同，数据隐藏更多关注如何用一个公共信息来隐藏敏感信息，然后通过公开渠道来传输机密信息。也就是说通过开放的信息传输来传输隐秘信息。对于加密通信，窃听者可以截取密文、解码或者在接收方接收信息之前毁掉信息，这就会影响机密信息的安全。但使用数据隐藏技术，窃听者很难判断机密信息是否存在于公开信息中，无法判断是否窃听到了机密信息，因此可以保证机密信息的安全。
2数据隐藏技术在物联网安全中的应用
正是由于数据隐藏技术的秘密性，使得它应用于物联网用户安全的保护方案中成为可能。该文在物联网射频识别应答器和读写器之间双向认证的基础上引入数据隐藏技术，对物联网用户传输的信息和自身身份信息进行保护，具体方案设计如下：
2.1方案设计初始化
为了节约实现成本，在射频识别系统中使用被动标签。即每次读者首先向标签发送认证请求和提供能量来激活它来响应请求。在标签中要有一个哈希函数实现电路，并且该哈希函数是满足强无碰撞性要求的。标签具有休眠模式。读写器会在标签完成身份验证之后执行所有可能的操作，然后发送信号通知标签进入休眠模式，不再响应任何信号，直到标签被下一个读写器再次激活。在读写器中添加一些硬件电路实现数据隐藏算法。由于需要隐藏的消息的长度很短，因此该硬件电路应该是简单并且易于实现的。同时，相应的隐藏数据恢复电路应装备在标签中。后台数据库标识和其散列值是存储在读写器中的。为了保护用户的iD信息，后台数据库应该能够实现用户iD的自动刷新。
在初始状态，应答器存储自己的真实身份iD和数据库标识符B。读写器存储标识符与B相匹配的自身标识符B’及其散列值H（B’）。在后台数据库中包含所有的应答器iD和每个iD的散列值H（iD）。
2.2方案执行过程
读写器、标签和后段数据库之间的通信过程描述如下：
1）读写器向标签发送请求认证的信号Q1；
2）标签接收到Q1，计算它所属数据库的标识t的哈希值H（t），并且使用数据隐藏算法将H（t）变成m1并把它发送给读写器；
3）读写器收到m1，使用相应的算法从m1中提取出H（t）。将H（t）和自己存储的H（t’）进行对比，如果一致，它将会发送进一步认证请求Q2给标签。如果结果不一致，则判断该标签不属于本系统的标签，认证结束。读写器将发送认证请求Q1给下一个标签；
4）标签收到Q2。将自身身份标识iD进行哈希运算，得到H（iD），再把它隐藏到文本m2中并发送给读写器；
5）读写器将m2转发给后端数据库；
6）后端数据库收到m2后获取H（iD）。搜索自己的数据库，查找是否有一个标签的iDi能够满足H（iDi）=H（iD）。如果找到，标签认证成功。后台数据库会为这个已经认证的标签产生一个新的身份信息iD’，并存储在数据库中iDi的记录中。最后将iDi和iD’发送给读写器。否则认证失败；
7）读写器将收到的iDi和iD’使用数据隐藏算法隐藏成文本m3，并发送给标签；
8）标签接收到m3之后可以获得iDi和iD’，将iDi和自己的身份信息iD进行对比，如果一致，则读写器认证成功，否则认证失败；
9）标签和读写器同时将已经认证的标签iD改成iD’。标签进入读模式或写模式，可以接受读写器对其进行读写操作；
10）完成通信后，标签进入休眠模式，直到接收读写器的下一次认证请求。
3方案性能分析
基于数据隐藏的双向认证协议使用哈希函数来完成标签和读写器的双向认证并对通信敏感信息进行保护。哈希函数的强无碰撞性使得攻击者找不到另一个iDj能够满足H（iDj）=H（iD），因此攻击者无法伪装成合法标签来干扰合法的通信过程。使用本文设计的保护方案，在标签和读写器完成每次认证之后都会同时刷新标签iD，因此攻击者无法通过跟踪特定通信信息的方式来跟踪标签使用者，因此可以保护用户的个人隐私。由于在对数据库进行搜索以确认标签是否属于数据库之前，本方案使用读写器对标签进行初步判断，因此可以在一定程度上降低后端数据库的计算量，减少拒绝服务供给的可能性。同时，将判断标签所属权的任务移交给读写器之后，后端数据库不需要每次都向读写器发送所有的标签的iD，而只需要处理那些通过预判断的标签。尤其是在存在大量标签的环境中，本方案可以大大减少读写器与后台数据库之间的通信量，从而进一步减轻安全信道的堵塞问题。
本文在双向认证过程中引入了数据隐藏技术。通过数据隐藏，攻击者或窃听者很难判断在未加密的信息中是否有敏感信息存在，因而可以保护用户的隐私。同时，在数据隐藏技术中，隐藏文本的任何变化都会被接收方所感知，因此信息的接收方会知道通信信息已经改变。使用本文设计的方案来完成身份认证和通信的过程中，每次标签与系统完成通信后，他们都将刷新标签iD，因此攻击者不能有效跟踪标记，所以它无法知道用户和的确切物理位置，无法伪装成这个标签，因此可以有效地实现用户隐私信息的保护。
4结束语
本文使用Hash-Lock协议完成标签和读写的双向认证，使用数据隐藏技术隐藏标签和读写器之间的通信内容。可以保护标签和读写器之间信息传输的机密性并检测是否有第三方伪造信息。与现有的只使用Hash-Lock算法的协议相比，该文设计的保护方案更加安全，出其不意的防范了攻击者的攻击。
参考文献：
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