一、串行通信协议 计算机与外设或计算机之间的通信通常有两种方式：并行通信和串行通信。 并行通信指数据的各位同时传送。并行方式传输数据速度快，但占用的通信线 多，传输数据的可靠性随距离的增加而下降，只适用于近距离的数据传送。 串行通信是指在单根数据线上将数据一位一位地依次传送。发送过程中，每发 送完一个数据，再发送第二个，依此类推。接受数据时，每次从单根数据线上 一位一位地依次接受，再把它们拼成一个完整的数据。在远距离数据通信中， 一般采用串行通信方式，它具有占用通信线少、成本低等优点。 1、串行通信的基本概念 (1)同步和异步通信方式 串行通信有两种最基本的通信方式：同步串行通信方式和异步串行通信方式。 同步串行通信方式是指在相同的数据传送速率下，发送端和接受端的通信频率 保持严格同步。由于不需要使用起始位和停止位，可以提高数据的传输速率， 但发送器和接受器的成本较高。异步串行通信是指发送端和接受端在相同的波 特率下不需要严格地同步，允许有相对的时间时延，即收、发两端的频率偏差 在 10％以内，就能保证正确实现通信。 异步通信在不发送数据时，数据信号线上总是呈现高电平状态，称为空闲状态 （又称 MARK 状态）。当有数据发送时，信号线变成低电平，并持续一位的时 间，用于表示发送字符的开始，该位称为起始位，也称 SPACE 状态。起始位 之后，在信号线上依次出现待发送的每一位字符数据，并且按照先低位后高位 的顺序逐位发送。采用不同的字符编码方案，待发送的每个字符的位数不同， 在 5、6、7 或 8 位之间选择。数据位的后面可以加上一位奇偶校验位，也可以 不加，由编程指定。最后传送的是停止位，一般选择 1 位、1.5 位或 2 位。 （2）数据传送方式 ①单工方式。 单工方式采用一根数据传输线， 只允许数据按照固定的方向传送。 图 8（a）中 A 只能作为发送器，B 只能作为接收器，数据只能从 A 传送到 B， 不能从 B 传送到 A。 ②半双工方式。半双工方式采用一根数据传输线，允许数据分时地在两个方向 传送，但不能同时双向传送。图 8（b）中在某一时刻，A 为发送器，B 为接收 器，数据从 A 传送到 B；而在另一个时刻，A 可以作为接收器，B 作为发送器， 数据从 B 传送到 A。 ③全双工方式。 全双工方式采用两根数据传输线， 允许数据同时进行双向传送。 图 8（c）中 A 和 B 具有独立的发送器和接收器，在同一时刻，既允许 A 向 B 发送数据，又允许 B 向 A 发送数据。 （3）波特率 波特率是指每秒内传送二进制数据的位数，以 b/s 和 bps（位/秒）为单位。它 是衡量串行数据传送速度快慢的重要指标和参数。计算机通信中常用的波特率 是：110，300，600，1200，2400，4800，9600，19200bps。 （4）串行通信的检错和纠错 在串行通信过程中存在不同程度的噪声干扰，这些干扰有时会导致在传输过程 中出现差错。因此在串行通信中对数据进行校验是非常重要的，也是衡量通信 系统质量的重要指标。检错，就是如何发现数据传输过程中出现的错误，而纠 错就是在发现错误后，如何采取措施纠正错误。
①误码率 误码率是指数据经传输后发生错误的位数与总传输位数之比。 在计算机通信中， 一般要求误码率达到 10-6 数量级。误码率与通信过程中的线路质量、干扰、 波特率等因素有关。 ②奇偶校验 奇偶校验是常用的一种检错方式。奇偶校验就是在发送数据位最后一位添加一 位奇偶校验位（0 或 1），以保证数据位和奇偶校验位中 1 的总和为奇数或偶 数。若采用偶校验，则应保证 1 的总数为偶数；若采用奇校验，则应保证 1 的 总和为奇数。 在接受数据时， CPU 应检测数据位和奇偶校验位中 1 的总数是否 符合奇偶校验规则，如果出现误码，则应转去执行相应的错误处理服务程序， 进行后续纠错。 ③纠错 在基本通信规程中一般采用奇偶校验或方阵码检错，以重发方式进行纠错。在 高级通信中一般采用循环冗余码（CRC）检错，以自动纠错方式来纠错。一般 说来，附加的冗余位越多，检测、纠错能力就越强，但通信效率也就越低。 2、串行通信接口标准 串行通信接口按电气标准及协议来分包括 RS-232、 RS-422、 RS485、 USB 等。 RS-232、 RS-422 与 RS-485 标准只对接口的电气特性做出规定， 不涉及接插 件、电缆或协议。USB 是近几年发展起来的新型接口标准，主要应用于高速数 据传输领域。 （1）RS-232 串行接口 目前 RS-232 是 PC 机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。 RS-232 被定 义为一种在低速率串行通信中增加通信距离的单端标准。RS-232 采取不平衡 传输方式，即所谓单端通信。典型的 RS-232 信号在正负电平之间摆动，在发 送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5～+15V，负电平在-5～-15V 电平。 当无数据传输时，线上为 TTL 电平，从开始传送数据到结束，线上电平从 TT L 电平到 RS-232 电平再返回 TTL 电平。接收器典型的工作电平在+3～+12V 与-3～-12V。RS-232 是为点对点（即只用一对收、发设备）通信而设计的， 其驱动器负载为 3～7k?。由于 RS-232 发送电平与接收电平的差仅为 2V 至 3 V 左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最 大为约 30 米，最高速率为 20kb/s。所以 RS-232 适合本地设备之间的通信。 （或 DCE 的 Rxd） Gnd 之间的电压了解串口的状 和 可以通过测量 DTE 的 Txd 态，在空载状态下，它们之间应有约-10V 左右（-5~-15V）的电压，否则该串 口可能已损坏或驱动能力弱。 ①管脚定义 RS-232 物理接口标准可分成 25 芯和 9 芯 D 型插座两种，均有针、孔之分。 其中 TX（发送数据）、RX（接受数据）和 GND（信号地）是三条最基本的引 线，就可以实现简单的全双工通信。DTR（数据终端就绪）、DSR（数据准备 好）、RTS（请求发送）和 CTS（清除发送）是最常用的硬件联络信号。 表 1-8-1 RS232 接口中 DB9、DB25 管脚信号定义 9 针 25 针 信号名称 信号流向 简称 信号功能 3 2 发送数据 DTE —>DCE TxD DTE 发送串行数据
2 3 接收数据 DTE <—DCE RxD DTE 接受串行数据 7 4 请求发送 DTE —>DCE RTS DTE 请求切换到发送方式 8 5 清除发送 DTE <—DCE CTS DCE 已切换到准备接受 6 6 数据设备就绪 DTE <—DCE DSR DCE 准备就绪可以接受 5 7 信号地 GND 公共信号地 1 8 载波检测 DTE <—DCE DCD DCE 已接受到远程载波 4 20 数据终端就绪 DTE —>DCE DTR DTE 准备就绪可以接受 9 22 振铃指示 DTE <—DCE RI 通知 DTE，通讯线路已接通 按照 RS232 标准，传输速率一般不超过 20kbps，传输距离一般不超过 15M。 实际使用时通信速率最高可达 115200bps。 ②RS232 串行接口基本接线原则 设备之间的串行通信接线方法，取决于设备接口的定义。设备间采用 RS232 串行电缆连接时有两类连接方式： 直通线：即相同信号（Rxd 对 Rxd、Txd 对 Txd）相连，用于 DTE（数据终端 设备）与 DCE（数据通信设备）相连。如计算机与 MODEM（或 DTU）相连。 交叉线：即不同信号（Rxd 对 Txd、Txd 对 Rxd）相连，用于 DTE 与 DTE 相 连。如计算机与计算机、计算机与采集器之间相连。 以上两种连接方法可以认为同种设备相连采用交叉线连接，不同种设备相连采 用直通线连接。在少数情况下会出现两台具有 DCE 接口的设备需要串行通信 的情况，此时也用交叉方式连接。当一台设备本身是 DTE，但它的串行接口按 DCE 接口定义时，应按 DCE 接线。如艾默生网络能源有限公司生产的一体化 采集器 IDA 采集模块上的调测接口是按 DCE 接口定义的，当计算机与 IDA 采 集模块的调测口连接时就要采用直通串行电缆。 一般地，RS232 接口若为公头，则该接口按 DTE 接口定义；若为母头，则该 接口按 DCE 接口定义。但注意也有反例，不能一概而论。（一些 DTE 设备上 的串行接口按 DCE 接口定义而采用 DB9 或 DB25 母接口的原因主要是因为 D TE 接口一般都采用公头，当人用手接触时易接触到针脚；采用母头时因不易 碰到针脚，可避免人体静电对设备的影响。） 对于某些设备上的非标准 RS232 接口，需要根据设备的说明书确定针脚的定 义。如果已知 Txd、Rxd 和 Gnd 三个针脚，但不清楚哪一个针脚是 Txd，哪一 个针脚是 Rxd， 可以通过用万用表测量它们与 Gnd 之间的电压来判别， 如果有 一个电压为-10V 左右，则万用表红表笔所接的是 DTE 的 Txd 或 DCE 的 Rxd。 ③RS232 的三种接线方式 三线方式：即两端设备的串口只连接收、发、地三根线。一般情况下，三线方 式即可满足要求，如监控主机与采集器及大部分智能设备之间相连。 简易接口方式：两端设备的串口除了连接收、发、地三根线外，另外增加一对 握手信号（一般是 DSR 和 DTR）。具体需要哪对握手信号，需查阅设备接口 说明。 完全口线方式：两端设备的串口 9 线全接。 此外，有些设备虽然需要握手信号，当并不需要真正的握手信号，可以采用自 握手的方式。 （2）RS-422/485 串行接口 ①平衡传输
RS-422 由 RS-232 发展而来。为改进 RS-232 通信距离短、速度低的缺点，R S-422 定义了一种平衡通信接口， 将传输速率提高到 10Mbit/s,并允许在一条平 衡总线上连接最多 10 个接收器。RS-422 是一种单机发送、多机接收的单向、 平衡传输规范。 RS-422 的数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输。它使用一对双绞线， 将其中一线定义为 A，另一线定义为 B，如图 1-8-8。通常情况下，发送驱动器 A、B 之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～-6V，是另一 个逻辑状态。另有一个信号地 C，在 RS-485 中还有一“使能”端， “使能”端是 用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动 器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。 接收器也作与发送端相应的规定，收、发端通过平衡双绞线将 AA 与 BB 对应 相连，当在收端 AB 之间有大于+200mV 的电平时，输出正逻辑电平，小于-2 00mV 时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在 200mV 至 6V 之间。 ②RS-422 它定义了接口电路的 RS-422 标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”， 特性。图 1-8-9 是典型的 RS-422 四线接口。实际上还有一根信号地线，共 5 根线。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比 RS232 更强的驱动能力， 故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接 10 个节点。即一个主设 备（Master），其余为从设备（Salve），从设备之间不能通信，所以 RS-422 支持点对多的双向通信。RS-422 四线接口由于采用单独的发送和接收通道， 因此不必控制数据方向， 各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式 （X ON/XOFF 握手）或硬件方式（一对单独的双绞线）实现。 RS-422 的最大传输距离为 4000 英尺（约 1200 米），最大传输速率为 10Mb/ s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在 100kb/s 速率以下，才可能达 到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般 100 米长 的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为 1Mb/s。 RS422 接口的定义很复杂，一般只使用四个端子，其针脚定义分别为 TX+、T X-、RX+、RX-，其中 TX+和 TX-为一对数据发送端子，RX+和 RX-为一对数 据接收端子，参见图 1-8-10。RS422 采用了平衡差分电路，差分电路可在受干 扰的线路上拾取有效信号，由于差分接收器可以分辨 0.2V 以上的电位差，因 此可大大减弱地线干扰和电磁干扰的影响，有利于抑制共模干扰，传输距离可 达 1200 米。 另外和 RS232 不同的是，在一 RS422 总线上可以挂接多台设备组网，总线上 连接的设备 RS422 串行接口同名端相接，与上位机则收发交叉，可以实现点 到多点的通信，如图 1-8-11 所示。（RS232 只能点到点通信，不能组成串行 总线。） 通过 RS422 总线与计算机某一串口通信时，要求各设备的的通信协议相同。 为了在总线上区分各设备，各设备需要设置不同的地址。上位机发送的数据所 有的设备都能接收到，但只有地址符合上位机要求的设备响应。 ③RS-485 为扩展应用范围，EIA 在 RS-422 的基础上制定了 RS-485 标准，增加了多点、 双向通信能力，通常在要求通信距离为几十米至上千米时，广泛采用 RS-485
收发器。 RS-485 收发器采用平衡发送和差分接收，即在发送端，驱动器将 TTL 电平信 号转换成差分信号输出；在接收端，接收器将差分信号变成 TTL 电平，因此具 有抑制共模干扰的能力，加上接收器具有高的灵敏度，能检测低达 200mV 的 电压，故数据传输可达千米以外。 RS-485 许多电气规定与 RS-422 相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传 输线上接终接电阻等。RS-485 可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正 的多点双向通信。而采用四线连接时，与 RS-422 一样只能实现点对多的通信， 即只能有一个主（Master）设备，其余为从设备，但它比 RS-422 有改进，无 论四线还是二线连接方式总线上可连接多达 32 个设备，SIPEX 公司新推出的 SP485R 最多可支持 400 个节点。 RS-485 与 RS-422 的共模输出电压是不同的。RS-485 共模输出电压在-7V 至 +12V 之间， RS-422 在-7V 至+7V 之间，RS-485 接收器最小输入阻抗为 12 K?；RS-422 是 4k?；RS-485 满足所有 RS-422 的规范，所以 RS-485 的驱 动器可以用在 RS-422 网络中应用。但 RS-422 的驱动器并不完全适用于 RS485 网络。 RS-485 与 RS-422 一样，最大传输速率为 10Mb/s。当波特率为 1200bps 时， 最大传输距离理论上可达 15 千米。 平衡双绞线的长度与传输速率成反比， 1 在 00kb/s 速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。 RS-485 需要 2 个终接电阻，接在传输总线的两端，其阻值要求等于传输电缆 的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在 300 米以下不需终接 电阻。 RS485 是 RS422 的子集，只需要 DATA+（D+）、DATA-（D-）两根线。RS 485 与 RS422 的不同之处在于 RS422 为全双工结构，即可以在接收数据的同 时发送数据，而 RS485 为半双工结构，在同一时刻只能接收或发送数据。 RS485 总线上也可以挂接多台设备，用于组网，实现点到多点及多点到多点的 通信（多点到多点是指总线上所接的所有设备及上位机任意两台之间均能通 信）。 连接在 RS485 总线上的设备也要求具有相同的通信协议，且地址不能相同。 在不通信时，所有的设备处于接收状态，当需要发送数据时，串口才翻转为发 送状态，以避免冲突。 为了抑制干扰，RS485 总线常在最后一台设备之后接入一个 120 欧的电阻。 很多设备同时有 RS485 接口方式和 RS422 接口方式，常共用一个物理接口， 见图 1-8-14。图中，RS485 的 D+和 D-与 RS422 的 T+和 T-共用。 (3)RS232/422/485 串行通信接口性能比较 上述三种通信接口的比较见下表 1-8-2。 接口性能 RS-232 RS422 RS485 操作方式 电平 差分 差分 最大传输速率 20kb/s(15m) 10Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m) 10 Mb/s(12m)1Mb/s(120m)100kb/s(1200m) 驱动器输出电压 无负载时 ±5V～±15V ±5V ±5V 有负载时 ±2V ±1.5V 驱动器负载阻抗 3k?～7k? 100?(min) 54?(min)
接收输入阻抗 3k?～7k? 4k? 12k? 接收器灵敏度 ±3V ±200mV ±200mV 工作方式 全双工 全双工 半双工 连接方式 点到点 点到多点 多点到多点 表 1-8-2 RS232、RS422、RS-485 接口性能比较 （4）USB 接口 USB,全称是 Universal Serial Bus（通用串行总线），它是在 1994 年底由康 柏、IBM、Microsoft 等多家公司联合制订的，但是直到 1999 年，USB 才真正 被广泛应用。自从 1994 年 11 月 11 日发表了 USB V0.7 以后，USB 接口经历 了六年的发展，现在 USB 已经发展到了 2.0 版本。USB 接口的特点是： ①数据传输速率高。USB 标准接口传输速率为 12Mbps，最新的 USB2.0 支持 最高速率达 480Mbps。同串行端口比，USB 大约快 1000 倍；同并行端口比， USB 端口大约快 50%。 ②数据传输可靠。 USB 总线控制协议要求在数据发送时含有 3 个描叙数据类型、 发送方向和终止标志、USB 设备地址的数据包。USB 设备在发送数据时支持 数据侦错和纠错功能，增强了数据传输的可靠性。 ③同时挂接多个 USB 设备。 USB 可通过菊花链的形式同时挂接多个 USB 设备， 理论上可达 127 个。 ④USB 接口能为设备供电。USB 线缆中包含有两根电源线及两根数据线。耗 电比较少的设备可以通过 USB 口直接取电。可通过 USB 口取电的设备又分低 电量模式和高电量模式，前者最大可提供 100 毫安的电流，而后者则是 500 毫 安。 ⑤支持热插拔。在开机情况下，可以安全地连接或断开设备，达到真正的即插 即用。 USB 还具有一些新的特性，如：实时性（可以实现和一个设备之间有效的实时 通信）、动态性（可以实现接口间的动态切换）、联合性（不同的而又有相近 的特性的接口可以联合起来）、多能性（各个不同的接口可以使用不同的供电 模式）。 二、计算机网络和 TCP/IP 协议 （一）OSI 模型 OSI（OSI-Open System Interconnection）开放系统互联参考模型是为不同开 放系统的应用进程之间进行通信所定义的标准。OSI 包含两部分： ISO/OSI/ RM (ISO7498)、服务与协议。 OSI 参考模型将整个网络分为七层。 （1）物理层是 OSI 参考模型的最低层，与传输媒体直接相连，主要作用是建 立、保持和断开物理连接，以确保二进制比特流的正确传输。物理层协议规定 了数据终端设备（DTE）与数据通讯设备（DCE）之间的接口标准。规定了接 口的 4 个特性：机械特性、电器特性、功能特性和规程特性。这里的 DTE（D ata Terminal Equipment）数据终端设备是具有一定数据处理能力和数据转发 能力的设备， DCE （Data Circuit-Terminal Equipment） 数据链路端接设备 （通 信设备） 的作用是在 DTE 和传输线路之间提供信号变换和编码的功能。 物理层 协议包括 RS-232、RS-449、V.24、V.35、X.21 等。 （2）数据链路层是 OSI 参考模型的第二层，主要负责数据链路的建立、维持 和拆除，确保在一段物理链路上数据帧的正确传输。
（3）网络层是 OSI 模型的第三层，又叫通信子网层，主要用于控制通信子网 的运行。网络层主要作用是将从高层传送下来的数据分组打包，再进行必要的 路由选择、流量控制、差错控制、顺序检测等处理，使数据正确无误地传送到 目的端。网络层协议包括 IP、RARP、ARP（TCP/IP）、IPX、DECNET、Ap pleTalk、X.25 等。 （4）传输层（Transport Layer）位于资源子网和通信子网之间，是通信子网 和资源子网的桥梁。 传输层的主要作用是为利用通信子网进行通信的两个主机， 提供端到端的可靠的、透明的通信服务。它与应用进程相关。TCP、UDP 是传 输层协议。 （5）第五、六、七层是面向信息处理的高层协议。会话层的主要作用是组织 并协商两个应用进程之间的会话，并管理它们之间的数据交换。表示层解决用 户信息的语法表示问题，主要目的是使数据保持原来的含义。应用层是 OSI 模 型的最高层，是唯一直接向应用程序提供服务的一层，它直接面向用户，以满 足用户的不同需求。 （二）TCP/IP 协议 自从 TCP/IP 在 20 世纪 70 年代早期被引入之后，该协议已经被广泛使用在全 世界的网络上。在 PC、UNIX 工作站、小型机、Macintosh 计算机、大型机以 及用于连接客户机和主机的网络设备上都可以使用 TCP/IP。通过 TCP/IP，成 千上万个公共网络和商业网络连接到了 Internet 上，使得大量用户可以对之进 行访问。 （1）TCP/IP 协议族 TCP/IP 是一个协议族，它的核心协议主要有传输控制协议（TCP）、用户数据 报协议（UDP）和网际协议（IP）。在 TCP/IP 中，与 OSI 模型的网络层等价 的部分为 IP。 另外一个兼容的协议层为传输层， TCP 和 UDP 都运行在这一层。 OSI 模型的高层与 TCP/IP 的应用层协议是对应的。 对主要协议起补充作用的协议有五个，它们是通过 TCP/IP 提供的五个应用服 务：文件传输协议（FTP）、远程登录协议（TELNET）、 简单邮件传输协议 （SMTP）、域名服务（DNS）、简单网络管理协议（SNMP）和远程网络监 测（RMON）等。另外超文本传输协议（HTTP）用于在 Internet 上为使用 W WW 浏览器进行访问的用户传输超文本标记语言文档，包括音频、图像、视频 和图形文件。可以使用 Ping 应用程序对同一个网络上或者不同网络上的结点 进行联系，确定对方是否连接并且可以进行响应。作为一个网络管理员，可以 使用 Ping 另外一个结点来快速验证 LAN 或 WAN 连接是否正常工作。Tracer oute（Tracert）应用程序使用户可以跟踪网络两点间的跳数。 （2）网络中的两种寻址方法 地址是网络设备和主机的标识，网络中存在两种寻址方法：MAC 地址和 IP 地 址，两种寻址方法既有联系又有区别。MAC 地址是设备的物理地址，位于 OS I 参考模型的第 2 层，全网唯一标识，无级地址结构（一维地址空间），固化 在硬件中，寻址能力仅限在一个物理子网中。IP 地址是设备的逻辑地址，位于 OSI 参考模型的第 3 层，全网唯一标识，分级地址结构（多维地址空间），由 软件设定，具有很大的灵活性，可在全网范围内寻址。IP 地址长度为 32bits（4 个字节），由网络 ID 和主机 ID 组成。网络 ID（Network ID）标识主机所在的 网络，主机 ID（Host ID）标识在该网络上的主机。IP 地址由 4 段组成，每段
以十进制数表示，4 个十进制数之间用小数点区分，如 202.102.1.3。 编址的另一有特殊目的的形式是子网掩码。子网掩码的目的有两个：一是显示 使用的编址类别，二是将网络分成子网来控制网络流量。在第一种情况下，子 网掩码可使得应用程序能够确定地址的哪一部分是网络 ID，哪一部分是主机 I D。 上面介绍的编址称为 IPv4，IPv4 已经消耗尽了所有的地址。由于 IPv4 不能提 供网络安全，也不能实施复杂的路由选项，如在 QoS 的水平上创建子网等， 所以应用也受到了限制。同时，IPv4 除了提供广播和多点传送编址外，并不具 备多个选项来处理多种不同的多媒体应用程序，如流式视频或视频会议等。为 适应 I P 的爆炸式应用，Internet 工程任务组（IETF）开始了 IPng(IP next g eneration)的初步开发。1996 年，IPng 的研究诞生了一种称为 IPv6 的新标准， IPv6 具有 128 位编址能力。 （三）主要的网络设备 （1）网络接口卡（NIC） NIC 可以使网络设备如计算机或其他网络设备等连接到某个网络上。 （2）集线器 集线器是以星形拓扑结构连接网络结点如工作站、服务器等的一种中枢网络设 备。集线器也可以指集中器，具有同时活动的多个输入和输出端口。集线器的 功能有： ①提供一个中央单元，从中可以向网络连接多个结点。 ②允许大量的计算机可以连接在一个或多个 LAN 上。 ③通过集中式网络设计来降低网络阻塞。 ④提供多协议服务，如 Ethernet-to-FDDI 连接。 ⑤加强网络主干。 ⑥使得可以进行高速通信。 ⑦为几种不同类型的介质(如同轴电缆、双绞线和光纤)提供连接。 ⑧使得可以进行集中式网络管理。 （3）路由器 路由器具有内置的智能来指导包流向特定的网络，可以研究网络流量并快速适 应在网络中检测到的变化。路由器可以用来： ①有效地指导包从一个网络传输到另一个网络，减少过度的流量。 ②连接相临或远距离的网络。 ③连接截然不同的网络。 ④通过隔离网络的一部分来防止网络的瓶颈。 ⑤保护网络免受入侵。 （4）网关 在许多环境下都用到了“网关”一词，但通常它是指一种使得两个不同类型的网 络系统或软件可以进行通信的软件或硬件接口。例如可以用网关来： ①将常用的协议（如 TCP/IP）转换为专用的协议（如 SNA）。 ②将一种消息格式转换为另一种格式。 ③转化不同的编址方案。 ④将主机链接到 LAN 上。 ⑤为到主机的连接提供终端仿真。
⑥指导电自由件发送到正确的网络目标上。 ⑦用不同的结构连接网络。 （5）Modem Modem 通常配合串行口实现数字信号与模拟信号之间的相互转换，从而可以 利用电话线或电力线进行远程通信。 （四）RJ-45 接头 RJ-45 接头有 T568A 和 T568B 两种标准。 RJ45 线的对接方法如下(T568B)： A 端 <——> B 端 1 pin 白橙 白绿 2 pin 橙 绿 3 pin 白绿 白橙 4 pin 蓝 蓝 5 pin 白蓝 白蓝 6 pin 绿 橙 7 pin 白棕 白棕 8 pin 棕 棕 普通跳线：用于电脑网卡与模块的连接、配线架与配线间的连接、配线架与 H UB 或交换机的连接。它的两端的 RJ45 接头接线方式是相同的。如下图 1-8-1 9，其中 TD 代表传送，各有两条线（TD+及 TD-）；而 RD 代表接收，也有两 条线（RD+及 RD-）。 交叉连接线： 用于 HUB 与交换机等设备间的连接。 它们两端的 RJ45 接线方式 是不相同的，要求其中的一个接线对调 1/2、3/6 线对。而其余线对则可依旧按 照一一对应的方式安装。 阅读全文(1218) | 回复(7) | 引用(57)
回复:通信接口协议综述 zxb2010 发表评论于 2006-6-22 15:03:00 好
回复:通信接口协议综述 tongliangl 发表评论于 2006-7-3 18:59:00 要真正熟悉一个行业一般需要多久呢?三年还是五年?或者更长的时间?我以前 学师范的 计算机专业,毕业后觉得没有学到什么,一直到到现在要搞通信方面 的,基础不扎实啊,兄弟姐妹们能不能推荐些方法或者传授点经验啊?????? 盼!!!!!!!!!!!111
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第一章绪论 认知：认知是一种心理活动，包括知识的获得、贮存、转化和使用。它是人类心理学研究的重要组成部分。（选择题） 认知心理学的特点：强调心理结构和过程。 认知心理学的起源： ●19世纪心理学的发展 1.冯特：心理学应该使用一种内省的技术，研究心理过程。 2.艾宾浩斯：无意义音节（如“DAP”），重学时的节省。 3.威廉.詹姆斯：更喜欢通俗的途径，他重视日常生活中人们遇到的心理问题。 ●20世纪心理学的发展 1.华生：行为主义。统治美国心理学近半个世纪。 ●认为内省法过于主观，是不科学的，意识太模糊，以至于不能恰当地进行研究。 ●拒绝研究隐含的过程，因此，心理活动的研究当然受到了阻碍。 ●强调概念应该小心地、仔细地进行定义。对当前认知心理学的方法做出了重要的贡献。 2.格式塔心理学 ●在欧洲大陆产生影响 ●强调人有一种将他们所看到的东西组织起来的倾向 ●强烈反对内省技术将经验分析成分开的各种成分这种做法 ●强调顿悟在问题解决中的重要性 3.英国心理学家巴特利特 ●拒绝艾宾浩斯的实验法 ●使用比较自然的、有意义的材料，如长篇小说 当代认知心理学出现的背景及有什么影响因素： ●背景： 1.把1956年9月11日定为认知心理学的生日。另一个重要的转折点1967年Ulric Neisser出版了《认知心理 学》。 ●影响因素： 1.对行为主义的观点越来越不满意。 2.乔姆斯基，拒绝语言获得的行为主义途径，而强调心理过程。 3.20世纪50年代末期，人类记忆研究开始兴旺起来。 4.皮亚杰建构了新的发展心理学的理论，该理论强调了儿童如何发展对概念的鉴别。 5.信息加工途径，即来自计算机科学和通讯科学。信息加工途径有两个重要的成分。一是心理过程能过通 过与计算机的操作相比较，而得到最好的理解。二是心理过程可以解释为，系统从刺激到反应的一系列阶段中，所完成的信息加工。 当前的认知心理学： 生态学效度是指，研究所获得的结果也应该能够适用于现实世界中自然发生的行为。 计算机模拟与纯粹的人工智能的区别： ●纯粹的人工智能是一种探索尽可能高效地完成任务的途径。 ●计算机模拟试图将人的局限考虑进去。计算机不能模拟任务，也不能模拟人在语言学习、识别日常情景中的 物体，或者通过类比其它情境来解决问题等方面，所表现出来的复杂的能力。 认知神经科学的研究手段： ●脑损伤病人的研究 ●正电子发射断层摄影术（PET扫描） ●功能性磁共振成像（fMRI） ●事件相关电位（ERP） ●单细胞记录技术
串口通讯—通信协议 所谓通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程，它属于ISO'S OSI七层参考模型中的数据链路层。 目前，采用的通信协议有两类：异步协议和同步协议。同步协议又有面向字符和面向比特以及面向字节计数三种。其中，面向字节计数的同步协议主要用于DEC公司的网络体系结构中。 一、物理接口标准 1.串行通信接口的基本任务 （1）实现数据格式化：因为来自CPU的是普通的并行数据，所以，接口电路应具有实现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。在异步通信方式下，接口自动生成起止式的帧数据格式。在面向字符的同步方式下，接口要在待传送的数据块前加上同步字符。 （2）进行串－并转换：串行传送，数据是一位一位串行传送的，而计算机处理数据是并行数据。所以当数据由计算机送至数据发送器时，首先把串行数据转换为并行数才能送入计算机处理。因此串并转换是串行接口电路的重要任务。 （3）控制数据传输速率：串行通信接口电路应具有对数据传输速率——波特率进行选择和控制的能力。 （4）进行错误检测：在发送时接口电路对传送的字符数据自动生成奇偶校验位或其他校验码。在接收时，接口电路检查字符的奇偶校验或其他校验码，确定是否发生传送错误。 （5）进行TTL与EIA电平转换：CPU和终端均采用TTL电平及正逻辑，它们与EIA采用的电平及负逻辑不兼容，需在接口电路中进行转换。 （6）提供EIA-RS-232C接口标准所要求的信号线：远距离通信采用MODEM时，需要9根信号线；近距离零MODEM方式，只需要3根信号线。这些信号线由接口电路提供，以便与MODEM或终端进行联络与控制。 2、串行通信接口电路的组成 为了完成上述串行接口的任务，串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA 与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。其中，串行接口芯片，随着大规模继承电路技术的发展，通用的同步(USRT)和异步（UART）接口芯片种类越来越多，如下表所示。它们的基本功能是类似的，都能实现上面提出的串行通信接口基本任务的大部分工作，且都是可编程的。才用这些芯片作为串行通信接口电路的核心芯片，会使电路结构比较简单。 3.有关串行通信的物理标准 为使计算机、电话以及其他通信设备互相沟通，现在，已经对串行通信建立了几个一致的概念和标准，这些概念和标准属于三个方面：传输率，电特性，信号名称和接口标准。 1、传输率：所谓传输率就是指每秒传输多少位，传输率也常叫波特率。国际上规定了一个标准波特率系列，标准波特率也是最常用的波特率，标准波特率系列为110、300、600、1200、4800、9600和19200。大多数CRT终端都能够按110到9600范围中的任何一种波特率工作。打印机由于机械速度比较慢而使传输波特率受到限制，所以，一般的串行打印机工作在110波特率，点针式打印机由于其内部有较大的行缓冲
串行通信的基本概念 串行通信是指两个功能模块只通过一条或两条数据线进行数据交换。发送方需要将数据分解成二进制位，一位、一位地分时经过单条数据线传送。接受方需要一位一位地从单条数据线上接收数据，并且将它们重新组装成一个数据。串行通信数据线路少，在远距离传送时比并行通信的造价低。但是一个数据只有经过若干次以后才可以传送完，速度较慢。 串行通信时，需要解决以下问题： ●双方约定的发送与接受速率（波特率）。 ●约定采用的数据格式（贞格式）。 ●接受方怎样知道一批数据的开始、结束（贞同步）。 ●接受方怎样从数据流中采样每位数据（位同步）。 ●接受方怎样判断接收数据的正确性（数据校验），如何处理收发错误。 解决这些问题的方法大体有同步通信与异步通信两种。 （1）异步通信 异步通信以字符为单位传送，为了解决贞同步，每个字符都附加了一些控制信息，由4部分组成一位起始位（低电平）、5——8位数据位、一位奇偶校验位、1——2位停止位（高电平）。两个字符之间的间隔是任意的，中间可以填充空闲位（高电平）。 只要接受方检测到数据线上出现了由高电平向低电平的跳变，并且低电平能持续一段时间，就表明已经就收到一桢数据的开始。这时可以按照接受时钟从数据线上采样数据，直到接收到了停止位表明接受完一桢数据。接收方还可以通过奇偶校验位判断数据传送过程中是否出现错误。 异步传送控制比较简单，对发送与接收时钟要求不很严格，不会造成错误累积，但是由于每个数据在传送时都要附加控制信息，约有20%的冗余，传送效率并不高，为50——9600波特之间。 （2）同步通信 同步通信以数据块为单位进行传颂，为了解决贞同步，在每一批数据流之前，附加同步信息（1——2个同步字符），最后以校验字符结束。如果在数据传送过程中，发生数据断流（即发送方没有数据可发送）应以同步字符填充。 接收方检测到协议要求的1——2个同步字符后，就可以认为双方已经取得一致，之后就可以在严格的时钟控制下采样数据线接收数据。当然同步通信可以根据校验字符判断所接收的一批字符是否在传送过程中出现错误。 同步通信的传送速率较高，在1——2个同步字符的带领下，就可以源源不断的发送接收。但是同步通信对双方的时钟要求很严格，并且容易造成错误累积。 串行通信中的常用术语 （1）传送机制 穿行传送有单工、半双工、全双工三种传送方向。单工是指发送方与接收方只有一条数据线路，而且这条数据线路永远只能进行余个方向的传输。半双工是指发送方与接收方也只有一条数据线路，但这条数据线路可以在不同时刻进行两个方向的传输。全双工是指发送方与接收方有两条数据线路，同一时刻可以利用这两条数据线路进行不同方向的数据传输。 （2）调制与解调 计算机内使用的是数字信号，要求的频带很宽，而一般的通信线路如电话线路的频带只有
串口通信的基本知识概念（232 422 485） 串口通信的基本概念: 1，什么是串口？ 2，什么是RS-232？ 3，什么是RS-422？ 4，什么是RS-485？ 5，什么是握手？ 1，什么是串口 串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线 Universal Serial Bus或者USB混淆）。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。 串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte） 的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它 很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总 常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。 典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配： a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如 300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采 样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。 b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。 c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在 传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现 了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同
串口通信协议 什么是串口 串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线Universal SerialBus或者USB混淆）。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。 串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（b yte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。 典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配：a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。 b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。 c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇
1、试述认知心理学的产生条件并对这一心理学流派进行评价。（10分） 内部条件（4分）：（1）早期实验心理学的影响；（2）行为主义的影响；（3）格式塔学派的影响；（4）二战后心理学的发展 外部条件（3分）：（1）哲学思潮及方法论的影响；（2）计算机科学发展的影响；（3）语言学发展的影响 评价（3分）：（1）进步性：具有较强的生命力，理论贡献大；（2）应用的前景十分广泛；（3）存在缺陷，受到批评。 1.认知心理学的研究原则是什么？（10分） 用实验、分析的方法研究过程。（1分） （1）经验性原则：相对于哲学思辨而言，认知心理学强调以实验、统计为主，用实证、科学的方法来研究人的认知过程。（3分） （2）分解性原则：分解实验，研究大问题中的小问题，即把复杂的心理活动分解为一个个小的部分来研究，题目小便于严格控制实验条件。但严格的实验控制带来较低的外部效度，因此要求“分解”之后再“组装”才能形成较完整的理论。（3分） （3）过程性原则：在动态的过程中（作用、交互作用、变化）分析问题。一个过程的理论模型代表了假定的信息加工阶段。过程的研究有利于确定信息加工各阶段的顺序，有利于建立精细的理论模型。（3分） 2.以实验为例评述研究反应时的主要技术。（20分） （1）相减因素法： 理论逻辑：通常安排两种不同的反应时作业，其中一种作业包含另一种作业所没有的某个心理过程，即所要测量的过程，这两种反应时的差即为该过程所需的时间。（2分）以Donders （1868）实验为例进行分析。（2分）评价：可以分解出大脑内一个完整的认知加工过程各阶段的反应时。但以系列加工为前提，研究者必须对S——R之间的阶段过程有着精确的认识，这很难；减法的观点与“整体大于部分之和”矛盾，某一阶段单独加工的反应时不一定等于他放在整体中所占的反应时。（2分） （2）相加因素法： 理论逻辑：如果两个因素的效应是相互制约的，即一个因素的效应可以改变另一个因素的效应，那么这两个因素只作用于同一个信息加工阶段；如果两个因素的效应是分别独立的，即可以相加，那么这两个因素各自作用于某一特定的加工阶段。（2分）以Sternberg（1969）短时记忆信息的提取实验为例进行分析。（2分）评价：通过严密地推理，可以间接地确定一个系列加工各阶段的存在。但仍然是一种间接测量，其系列加工假设的合理性有待检验。（2分） （3）开窗法： 一种直接测量RT的方法，在各个加工阶段的转换之际给一个外部指标（如按键），以便直接记录下每个阶段的RT。（2分）以Hamilton（1977）字母转换实验为例进行分析。（2分）评价：能够直接测量RT，但是在认知加工的后面阶段可能存在对前面阶段的复查、提取和整合等，难以区分。（2分） （4）反应时技术应注意的问题：反应速度和正确率的关系（2分） 3.以实验为例述评模式识别的三种理论模型（20分）。 （1）模板匹配理论： 基本思想：模板是长时记忆中储存的外部模式（图式）的袖珍复本，当一个外部刺激的编码和某一个模板有最佳匹配时，这个刺激就被确认为和这个模板属于同一类型，于是得到了识别。（2分）实验简析。（2分）优缺点简评。（2分） （2）原型匹配理论：
串行通信技术基础 在串行通信中，参与通信的两台或多台设备通常共享一条物理通路。发送者依次逐位发送一串数据信号，按一定的约定规则为接收者所接收。由于串行端口通常只是定义了物理层的接口规范，所以为确保每次传送的数据报文能准确到达目的地，使每一个接收者能够接收到所有发向它的数据，必须在通信连接上采取相应的措施。 由于借助串行通信端口所连接的设备在功能、型号上往往互不相同，其中大多数设备出了等待接收数据之外还会有其他的任务，例如，一个数据采集单元需要周期性地收集和存储数据；一个控制器需要负责控制计算机或向其他设备发送报文；一台设备可能会在接收方正在进行其他任务时向它发送信息。因此，必须有能应对多种不同工作状态的一系列规则来保证通信的有效性。这里所讲的保证串行通信的有效性的方法包括：使用轮询或者中断来检测、接收信息；设置通信帧的起始、停止位；建立连接握手；实行对接收数据的确认、数据缓存以及错误检查等。 一、串行通信基本概念 1、连接握手 通信帧的起始位可以引起接收方的注意，但发送方并不知道，也不能确定接收方是否已经做好了接收数据的准备。利用连接握手可以使收发双方确认已经建立了连接关系，接收方已经做好准备，可以进入数据收发状态。 连接握手过程是指发送者在发送一个数据块之前使用一个特定的握手信号来引起接收者的注意，表明要发送数据，接收者则通过握手信号回应发送者，说明它已经做好了接收数据的准备。 连接握手可以通过软件，也可以通过硬件来实现。在软件连接握手中，发送者通过发送一个字节表明它想要发送数据；接收者看到这个字节的时候，也发送一个编码来声明自己可以接收数据；当发送者看到这个信息时，便知道它可以发送数据了。接收者还可以通过另一个编码来告诉发送者停止发送。 在普通的硬件握手中，接收者在准备好了接收数据的时候将相应的握手信号线变为高电平，然后开始全神贯注地监视它的串行输入端口的允许发送端。这个允许发送端与接收者已准备好接收数据的信号端相连，发送者在发送数据之前一直在等待这个信号变化。一旦得到信号说明接收者已处于准备好接收数据的状态，便开始发送数据。接收者可以在任意时候将握手信号变为低电平，即便是在接收一个数据块的过程中间也可以把这根导线带入到低电平。当发送者检测到这个低电平信号时，就应该停止发送。而在完成本次传输之前，发送者还会继续等待握手信号线在此变为高电平，以继续被中止的数据传输。 2、确认 接收者为表明数据已经收到而向发送者回复信息的过程称为确认。有的传输过程可能会收到报文而不需要向相关节点回复确认信息。但是在许多情况下，需要通过确认告之发送者数据已经收到。有的发送者需要根据是否收到信息来采取相应的措施，因而确认对某些通信过程是必需的和有用的。即便接收者没有其他信息要告诉发送者，也要为此单独发一个数据确认已经收到的信息。 确认报文可以是一个特别定义过的字节，例如一个标识接收者的数值。发送者收到确认报文就可以认为数据传输过程正常结束。如果发送者没有收到所希望回复的确认报文，它就认为通信出现了问题，然后将采取重发或者其它行动。 3、中断 中断是一个信号，它通知CPU有需要立即响应的任务。每个中断请求对应一个连接到中断源和中断控制器的信号。通过自动检测端口事件发现中断并转入中断处理。 许多串行端口采用硬件中断。在串口发生硬件中断，或者一个软件缓存的计数器到达一个触发值时，表明某个事件已经发生，需要执行相应的中断响应程序，并对该事件做出及时的反应。这种过程也称为事件驱动。
图像模式识别中模板匹配的基本概念以及基本算法 认知是一个把未知与已知联系起来的过程。对一个复杂的视觉系统来说，他的内部常同时存在着多种输入和其他知识共存的表达形式。感知是把视觉输入与事先已有表达结合的过程，而识别与需要建立或发现各种内部表达式之间的联系。匹配就是建立这些联系的技术和过程。建立联系的目的是为了用已知解释未知。（摘自章毓晋《图像工程》） 1、模板匹配法： 在机器识别事物的过程中，常常需要把不同传感器或同一传感器在不同时间、不同成像条件下对同一景象获取的两幅或多幅图像在空间上对准，或根据已知模式到另一幅图像中寻找相应的模式，这就叫匹配。在遥感图像处理中需要把不同波段传感器对同一景物的多光谱图像按照像点对应套准，然后根据像点的性质进行分类。如果利用在不同时间对同一地面拍摄的两幅照片，经套准后找到其中特征有了变化的像点，就可以用来分析图中那些部分发生了变化；而利用放在一定间距处的两只传感器对同一物体拍摄得到两幅图片，找出对应点后可计算出物体离开摄像机的距离，即深度信息。 一般的图像匹配技术是利用已知的模板利用某种算法对识别图像进行匹配计算获得图像中是否含有该模板的信息和坐标； 2、基本算法： 我们采用以下的算式来衡量模板T（m,n)与所覆盖的子图Sij（i,j)的关系，已知原始图像S(W,H)，如图所示： 利用以下公式衡量它们的相似性： 上述公式中第一项为子图的能量，第三项为模板的能量，都和模板匹配无关。第二项是模板和子图的互为相关，随（i,j）而改变。当模板和子图匹配时，该项由
最大值。在将其归一化后，得到模板匹配的相关系数： 当模板和子图完全一样时，相关系数R(i,j) = 1。在被搜索图S中完成全部搜索后，找出R的最大值Rmax(im,jm)，其对应的子图Simjm即位匹配目标。显然，用这种公式做图像匹配计算量大、速度慢。我们可以使用另外一种算法来衡量T和Sij的误差，其公式为： 计算两个图像的向量误差，可以增加计算速度，根据不同的匹配方向选取一个误差阀值E0，当E(i,j)>E0时就停止该点的计算，继续下一点的计算。 最终的实验证明，被搜索的图像越大，匹配的速度越慢；模板越小，匹配的速度越快；阀值的大小对匹配速度影响大； 3、改进的模板匹配算法 将一次的模板匹配过程更改为两次匹配； 第一次匹配为粗略匹配。取模板的隔行隔列数据，即1/4的模板数据，在被搜索土上进行隔行隔列匹配，即在原图的1/4范围内匹配。由于数据量大幅减少，匹配速度显著提高。同时需要设计一个合理的误差阀值E0： E0 = e0 * (m + 1) / 2 * (n + 1) / 2 式中：e0为各点平均的最大误差，一般取40~50即可； m,n为模板的长宽； 第二次匹配是精确匹配。在第一次误差最小点（imin, jmin)的邻域内，即在对角点为（imin -1, jmin -1), (Imin + 1, jmin + 1)的矩形内，进行搜索匹配，得到最后结果。
串口引脚图.jpg 串口通信的基本概念 1，什么是串口？ 2，什么是RS-232？ 3，什么是RS-422？ 4，什么是RS-485？ 5，什么是握手？ 1，什么是串口 串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线Universal Serial Bus或者USB混淆）。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。 串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。 典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配： a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置
串口通讯—串口通信协议 所谓通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守。因此，也叫做通信控制规程，或称传输控制规程，它属于ISO'S OSI七层参考模型中的数据链路层。 目前，串口通信协议通常有两类：异步协议和同步协议。同步协议又有面向字符和面向比特以及面向字节计数三种。其中，面向字节计数的同步协议主要用于DEC公司的网络体系结构中。 一、物理接口标准 1、串行通信接口的基本任务 （1）实现数据格式化：因为来自CPU的是普通的并行数据，所以，接口电路应具有实现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。在异步通信方式下，接口自动生成起止式的帧数据格式。在面向字符的同步方式下，接口要在待传送的数据块前加上同步字符。 （2）进行串－并转换：串行传送，数据是一位一位串行传送的，而计算机处理数据是并行数据。所以当数据由计算机送至数据发送器时，首先把串行数据转换为并行数才能送入计算机处理。因此串并转换是串行接口电路的重要任务。 （3）控制数据传输速率：串行通信接口电路应具有对数据传输速率——波特率进行选择和控制的能力。 （4）进行错误检测：在发送时接口电路对传送的字符数据自动生成奇偶校验位或其他校验码。在接收时，接口电路检查字符的奇偶校验或其他校验码，确定是否发生传送错误。 （5）进行TTL与EIA电平转换：CPU和终端均采用TTL电平及正逻辑，它们与EIA采用的电平及负逻辑不兼容，需在接口电路中进行转换。 （6）提供EIA-RS-232C接口标准所要求的信号线：远距离通信采用MODEM 时，需要9根信号线；近距离零MODEM方式，只需要3根信号线。这些信号线由接口电路提供，以便与MODEM或终端进行联络与控制。 2、串行通信接口电路的组成 为了完成上述串行接口的任务，串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。其中，串行接口芯片，随着大规模继承电路技术的发展，通用的同步(USRT)和异步（UART）接口芯片种类越来越多，如下表所示。它们的基本功能是类似的，都能实现上面提出的串行通信接口基本任务的大部分工作，且都是可编程的。采用这些芯片作为串行通信接口电路的核心芯片，会使电路结构比较简单。
学习网络工程心得体会 网络工程师是指基于硬、软件两方面的工程师。根据硬件和软件的不同、认证的不同，将网络工程师划分成很多种类。网络工程师是通过学习和训练，掌握网络技术的理论知识和操作技能的网络技术人员。网络工程师能够从事计算机信息系统的设计、建设、运行和维护工作。 在科技飞速发展的今天，计算机网络早已被每一个人熟知，它让我们的生活更加精彩，让人与人之间的距离更加贴近了，也让庞大的地球变为一个小村落。由此可见，当今计算机网络已是普及到世界的各个角落，通过一学期的学习和自身多年的体验以及使用，对计算机网络也是更加了解。 计算机网络的定义： 计算机网络技术是通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络是按照网络协议，将地球上分散的、独立的计算机相互连接的集合。连接介质可以是电缆、双绞线、光纤、微波、载波或通信卫星。计算机网络具有共享硬件、软件和数据资源的功能，具有对共享数据资源集中处理及管理和维护的能力。计算机网络是“通信技术”与“计算机技术”的结合产物，数据交换是基础，资源交换为目的。计算机网络的组成： 组成：通信网络，资源子网 通信子网：（1）功能：完成网络的通信、数据的存储转发，具体的有：差错控制；流量控制；路由选择；网络安全；流量计费。（2）构成：网络结点、通信线路。资源子网：（1）功能：提供网络资源共享，处理数据能力。（2）构成：主机系统（硬件、软件）。 网络工程是指按计划进行的以工程化的思想、方式、方法，设计、研发和解决网络系统问题的工程。培养掌握网络工程的基本理论与方法以及计算机技术和网络技术等方面的知识，能运用所学知识与技能去分析和解决相关的实际问题，可在信息产业以及其他国民经济部门从事各类网络系统和计算机通信系统研究、教学、设计、开发等工作的高级科技人才。 关于网络工程这门课，我们是建筑工程专业的，这门选修课对于我们来讲也是有切入点的。在这门课上，我们学习了，网络工程的基本概念，很全面也很实际。了解了网络需求分析的内容和方法，可行性论证的过程以及网络工程投标的过程；还介绍了，网络逻辑实际的原理，将分层设计和组件设计结合起来，以以太网为例，分析了网络设计·升级的原理和方法，同时还介绍IP地址分配·SLAN 划分·路由协议选择等知识；还介绍了网络冗余设计和数据备份的原理和方法；介绍了网络安全的设计思想，举例说明了防火墙在网络安全结构中的作用，并给出制定防火墙策略的一些方法；重在介绍网络逻辑结构的物理实现，分成三大部分。即如何选择合适的传输物质，如何选择合适的网络设备以及结构化综合布线的构成和设计；介绍了流行的网络结构——Internet结构的基本原理，并举例了一个OA应用的实例，侧重介绍了以Internet为网络平台的OA系统如何搭；以上知识点是我按照书本写的，可能和老师讲课的顺序有所出入。 还有就是我们重点学习的路由器和交换机的配置。这部分老师讲的很多，也很仔细，包括了静态路由，动态路由，Eigrp协议，Ospf协议，交换机基本配置，VLAN，STP，ASL，NA T，DHCP，PPP，等众多协议。 在学习过程中，我们意识到了这门选修课的重要性：网络工程是国家战略工程，网络工程师说网络安全问题关系到国家的安全与社会的稳定，在网络信息技术高速发展的今天，在全球化进程的不断加速中，网络安全的重要性被日益放大，
在PC机的主板上，有一种类型的接口可能为我们所忽视，那就是RS-232C串行接口，在微软的Windows系统中称其为COM。我们可以通过设备管理器来查看COM的硬件参数设置，如图1。 图1 在Windows上查看PC串口设置 迄今为止，几乎每一台PC都包含COM。本质而言，COM是PC为和外界通信所提供的一种串行数据传输的接口。作为一种物理通信的途径和设备，它和目前风靡的另一种串行接口――USB所提供的功能是一致的。不过RS-232C显然已经开始被后起之秀USB赶超，因为USB的传输速率已经远远超过了RS-232C。 尽管如此，RS-232C仍然具有非常广泛的应用，在相对长的一段时间里，难以被USB 等接口取代。RS-232C接口（又称EIA RS-232C），1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定，全名是"数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准"。 本文将对这一接口进行硬件原理的介绍，随后我们将逐章学习DOS平台的串口编程，及Windows平台下基于API、控件和第三方类的串口编程，最后本文将给出一个综合实例。 在本文的连载过程中，您可以通过如下方式联系作者（热忱欢迎读者朋友对本文的内容提出质疑或给出修改意见）： 作者email：21cnbao@https://www.doczj.com/doc/db8163064.html,（可以来信提问，笔者将力求予以回信解答，并摘取其中的典型问题，在本系列文章最后一次连载的《读者反馈》中予以阐述）； 硬件原理 众所周知，CPU与存储芯片和I/O芯片的通信是并行的（并行传输的最大位数依赖于CPU的字长、数据总线的宽度），一种叫做UART（通用异步收发器，Universal Asynchronous
MCS-51单片机内部有一个全双工的串行通信口，即串行接收和发送缓冲器（SBUF），这两个在物理上独立的接收发送器，既可以接收数据也可以发送数据。但接收缓冲器只能读出不能写入，而发送缓冲器则只能写入不能读出，它们的地址为99H。这个通信口既可以用于网络通信，亦可实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。如果在传行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可方便地构成标准的RS-232接口。下面我们分别介绍。 [1].基本概念 数据通信的传输方式 常用于数据通信的传输方式有单工、半双工、全双工和多工方式。 单工方式：数据仅按一个固定方向传送。因而这种传输方式的用途有限，常用于串行口的打印数据传输与简单系统间的数据采集。 半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收/发开关转换。
全双工方式：允许双方同时进行数据双向传送,但一般全双工传输方式的线路和设备较复杂。 多工方式：以上三种传输方式都是用同一线路传输一种频率信号，为了充分地利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分、时分或码分复用技术，即可实现在同一线路上资源共享功能，我们盛之为多工传输方式。 串行数据通信两种形式 异步通信 在这种通信方式中，接收器和发送 器有各自的时钟，它们的工作是非同步 的，异步通信用一帧来表示一个字符， 其内容如下：一个起始位，仅接着是若 干个数据位，图2是传输45H的数据 格式。 同步通信 同步通信格式中，发送器和接收器 由同一个时钟源控制，为了克服在异步 通信中，每传输一帧字符都必须加上起 始位和停止位，占用了传输时间，在要
求传送数据量较大的场合，速度就慢得 多。同步传输方式去掉了这些起始位和 停止位，只在传输数据块时先送出一个 同步头（字符）标志即可。 同步传输方式比异步传输方式速 度快，这是它的优势。但同步传输方式 也有其缺点，即它必须要用一个时钟来 协调收发器的工作，所以它的设备也较 复杂。 串行数据通信的传输速率 串行数据传输速率有两个概念，即每秒转送的位数bps（Bit per second）和每秒符号数—波特率（Band rate），在具有调制解调器的通信中，波特率与调制速率有关。 [2].MCS-51的串行口和控制寄存器 串行口控制寄存器
网络工程师全面复习笔记_计算机基础知识
计算机基础知识 一.计算机发展史略 世界上第一台电子数字式计算机于1946年2月15日在美国宾夕法尼亚大学正式投入运行，它的名称叫ENIAC(埃尼阿克)，是电子数值积分计算机(The Electronic Numberical Intergrator and Computer)的缩写。它使用了17468个真空电子管，耗电174千瓦，占地170平方米，重达30吨，每秒钟可进行5000次加法运算。虽然它的功能还比不上今天最普通的一台微型计算机，但在当时它已是运算速度的绝对冠军，而且其运算的精确度和准确度也是史无前例的。以圆周率(π)的计算为例，中国的古代科学家祖冲之利用算筹，耗费心血，才把圆周率计算到小数点后7位数。一千多年后，英国人香克斯以毕生精力计算圆周率，才计算到小数点后707位。而使用ENIAC进行计算，仅用了40秒就达到了这个记录，还发现香克斯的计算中，第528位是错误的。 ENIAC奠定了电子计算机的发展基础，开辟了一个计算机科学技术的新纪元。有人将其称为人类第三次产业革命开始的标志。 ENIAC诞生后，数学家冯·诺依曼提出了重大的改进理论，主要有两点：其一是电子计算机应该以二进
制为运算基础，其二是电子计算机应采用"存储程序"方式工作，而且进一步明确指出了整个计算机的结构应由五个部分组成：运算器、控制器、存储器、输入装置和输出装置。冯·诺依曼的这些理论的提出，解决了计算机的运算自动化的问题和速度配合问题，对后来计算机的发展起到了决定性的作用。直至今天，绝大部分的计算机还是采用冯·诺依曼方式工作。 ENIAC诞生后短短的几十年间，计算机的发展突飞猛进。主要电子器件相继使用了真空电子管，晶体管，中、小规模集成电路和大规模、超大规模集成电路，引起计算机的几次更新换代。每一次更新换代都使计算机的体积和耗电量大大减小，功能大大增强，应用领域进一步拓宽。特别是体积小、价格低、功能强的微型计算机的出现，使得计算机迅速普及，进入了办公室和家庭，在办公室自动化和多媒体应用方面发挥了很大的作用。当前，计算机的应用已扩展到社会的各个领域。 电子计算机还在向以下四个方面发展： 巨型化天文、军事、仿真等领域需要进行大量的计算，要求计算机有更高的运算速度、更大的存储量，这就需要研制功能更强的巨型计算机。
摘要 模板匹配就是把不同传感器或同一传感器在不同时间、不同成像条件下对同一景物获取的两幅或多幅图像在空间上对准,或根据已知模式到另一幅图中寻找相应模式的处理方法。模板匹配是数字图像处理的重要组成部分之一。简单而言，模板就是一幅已知的小图像。模板匹配就是在一幅大图像中搜寻目标，已知该图中有要找的目标，且该目标同模板有相同的尺寸、方向和图像，通过一定的算法可以在图中找到目标，确定其坐标位置。 本文主要主要介绍了灰度相关的匹配方法，灰度相关的图像匹配算法是图像匹配算法中比较经典的一种，很多匹配技术都以它为基础进行延伸和扩展。它是从待拼接图像的灰度值出发，对待匹配图像中一块区域与参考图像中的相同尺寸的区域使用最小二乘法或者其它数学方法计算其灰度值的差异，对此差异比较后来判断待拼接图像重叠区域的相似程度，由此得到待拼接图像重叠区域的范围和位置，从而使用MATLAB软件实现图像匹配。 当以两块区域像素点灰度值的差别作为判别标准时，最简单的一种方法是直接把各点灰度的差值累计起来。另一种方法是计算两块区域的对应像素点灰度值的相关系数，相关系数越大，则两块图像的匹配程度越高。该方法的匹配效果要更好，匹配成功率有所提高。 关键词：图像匹配；MATLAB；灰度相关
目录 1 需求分析 (1) 1.1 问题描述 (1) 1.2 基本要求 (1) 2 设计方案 (2) 2.1 相关概念 (2) 2.2 算法设计 (2) 3 仿真内容 (5) 3.1 相关函数说明 (5) 3.2 模版匹配源代码 (8) 4 仿真结果及分析 (9) 结束语 (11) 参考文献 (12)
1 需求分析 1.1 问题描述 计算机模式识别所要解决的问题，就是用计算机代替人去认识图像和找出一幅图像中人们感兴趣的目标物。在机器识别物体的过程，常需把不同传感器或同一传感器在不同时间，不同成像条件下对同一景物获取的两幅或多幅图像在空间上对准，或根据已知模式到另一幅图中寻找相应的模式，这就叫做匹配。模板匹配是一种最原始、最基本的模式识别方法。研究某一特定对象物位于图像的位置，进而识别对象，这就是匹配的问题。利用模板匹配可以在一幅图像中找到已知的物体。这里的模板指的是一幅待匹配的图像，相当于模式识别的模式。基本要求如下: (1).进行匹配的两幅图像为JPG格式或BMP格式。 (2).能够进行对两幅数字图像的匹配。 (3).采用交互式程序对图像进行匹配。 1.2 基本要求 通过分析题目的基本要求，我将此使用两种方法实现匹配:一个是基于灰度的模板匹配，另一个是基于灰度的快速匹配。在以上两种方法中，用户可以对两张图像进行匹配并显示匹配结果。
串口通信的基本知识 串口通信的基本概念 1，什么是串口？ 2，什么是RS-232？ 3，什么是RS-422？ 4，什么是RS-485？ 5，什么是握手？ 1，什么是串口？ 串口是计算机上一种非常通用设备通信的协议（不要与通用串行总线Universal Serial Bus 或者USB混淆）。大多数计算机包含两个基于RS232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS- 232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。 串口通信的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总常不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。 典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成：（1）地线，（2）发送，（3）接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但是不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通行的端口，这些参数必须匹配： a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB 设备的通信。 b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是5、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII 码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。 d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对