URZĄDZENIA PERYFERYJNE SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH Marek Niedostatkiewicz Katedra Metrologii i Systemów Elektronicznych ETI PG 2003/2005

URZĄDZENIA PERYFERYJNE SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH Marek Niedostatkiewicz Katedra Metrologii i Systemów Elektronicznych ETI PG Urządzenia komunikacyjne

Urządzenia komunikacyjne MODEMY 1. Urządzenia przetwarzające dane cyfrowe w sygnały analogowe przeznaczone do przesyłania linią telefoniczną POTS. 2. MODulator / DEModulator Urządzenie umożliwiające transmisję danych za pomocą łączy i sieci telekomunikacyjnych 3. Funkcje modemu: –modulacja / demodulacja –kompresja / dekompresja danych –wprowadzanie i analiza bitów i sum kontroli poprawności transmisji –nawiązywanie i nadzór połączenia

Urządzenia komunikacyjne Modemy - podział rodzaj medium –modemy POTS –modemy xDSL –modemy GSM –modemy sieci energetycznych budowa (wzgl. PC) –modemy zewnętrzne –modemy wewnętrzne sprzężenie z siecią POTS –akustyczne :) –galwaniczne

Urządzenia komunikacyjne Modemy - sterowanie najczęściej łącze szeregowe –modemy wewnętrzne PC posiadają swój sterownik portu szeregowego –różny sposób wykorzystania linii handshake RS232 !!! (RI) język poleceń _zgodny_ ze standardem Hayes AT –polecenia rozpoczynają się od “AT” ATD, ATH, ATA, ATQ, ATV, AT+CPIN, AT+CFUN, AT+CSQ –można skonfigurować sposób odpowiadania modemu kodem odpowiedzi opisem tekstowym format podstawowy ERROR/OK/BUSY lub rozszerzony –modem asynchronicznie sygnalizuje komunikaty odbioru sygnału dzwonienia, odbioru SMS, potwierdzeń SMS itp. –różnice pomiędzy producentami dotyczą zwłaszcza modemów GSM ZAWSZE NALEŻY SPRAWDZAĆ SKŁADNIE POLECENIA W INSTRUKCJI (na leniwych czekają nagrody-niespodzianki)

Urządzenia komunikacyjne Modemy telefoniczne - działanie pasmo POTS 300 Hz - 3 kHz transmisja full-duplex POTS –standard Bell bodów kluczowanie częstotliwośći ‘0’ i ‘1’ odpowiadają dwie częstotliwości czstotliwości dla dwóch kierunków transmisji są inne (co daje 4 częstotliwości) nadajnik - programowany generator, odbiornik: filtry

Urządzenia komunikacyjne Modemy telefoniczne - działanie transmisja full-duplex POTS –standard Bell 212A prędkość transmisji 1200 bodów PSK - kodowanie fazy 4 przesuniecia fazowe (90/180/270/0) odpowiadają zbitkom dwóch bitów częstotliwość sygn. Modulującego 600Hz, nośna_1 1200Hz, nośna_2 2400Hz dekodowanie polega na wykrywaniu różnic faz pomiędzy kolejnymi parami bitów w celu uniknięcia gubienia fazy dla długich ciągów takich samych bitów stosuje się XOR z sygnałem pseudolosowym (rejestr 17 bitowy) –inne standardy również wykorzystują modulacje wielowartościowe: QAM / TCM - jednoczesna modulacja amplitudy i fazy “punkt konstelacji” np. 768 dla 28800bps –powyżej stosowanie algorytmów kompresji danych –różne tryby pracy, różne nazwy, różne prędkośći ITU-TSS - dawny CCIT -> v32=9600 v22=1200

Urządzenia komunikacyjne Modemy telefoniczne - integracja w projektach istnieją układy scalone realizujące poszczególne funkcje modemu istnieją kompletne moduły modemów przeznaczone dla OEM, np. firmy multitech, sterowane AT Hayes, zasilane 5V 300mA moduły modemów, w połączeniu ze sprzętowymi (np. Seiko Ichip) lub programowymi (Microchip) realizacjami protokołów TCP/IP umożliwiają dołączanie urządzeń do internetu (parkometry, automaty wydawcze itp.) modemy zewnętrzne od PC –transmisja danych –transmisja faksów –transmisja DTMF

Interfejsy RS232 - (6) NAWIĄZANIE POŁĄCZENIA PRZEZ ŁĄCZE KOMUTOWANE –DTE1 załącza linię DTR - informuje modem o gotowości do pracy –DTE1 poleca DCE1 zadzwonić do DCE2 –DCE2, gdy sygnał dzwonienia - ustawia linie RI –DTE2, gdy jest gotowe, ustawia linię DTR –DCE2 ustawia linię DSR, na znak obecności połączenia między stacjami –zgaszenie linii DTR przez dowolny modem zrywa połaczenie

Interfejsy RS232 - (7) TRANSMISJA PÓŁDUPLEKSOWA –DTE1 uaktywnia linię RTS –DCE1 sprawdza czy jest załączony RTS stacji odległej (jest nośna) jest nośna -> kanał zajęty, –DCE1 ustawia linię DCD / nie ustawia CTS –DTE1 gasi sygnał RTS i rozpoczyna próbę od początku brak nośnej -> kanał wolny, –DCE1 ustawia linię CTS –DCE2 wykrywa sygnał i ustawia DCD –DTE1 nadaje dane linią TxD (linia nadawcza w DTE i odbiorcza w DCE) –DCE2 nadaje odebrane dane do DTE2 na linii RxD (nadawczej w DCE, odbiorczej w DTE –po wysłaniu danych DTE1 wyłacza RTS, DCE1 wyłącza CTS, DCE2 wyłącza DCD TRANSMISJA DUPLEKSOWA: aktywne sygnały RTS, CTS i DCD

Interfejsy RS232 - (8) TRANSMISJA DUPLEKSOWA: –aktywne sygnały RTS, CTS i DCD ze względu na możliwość niezależnego nadawania i odbierania TRANSMISJA NA ŁĄCZU DZIERŻAWIONYM: –sygnał RI nie jest wykorzystywany –brak interakcji DTR z RI –DTR nie jest niezbędne, ważne jest trwałe ustawienie DSR –zależność RTS / CTS / DCD jest identyczna jak dla dupleksowych lub półdupleksowych łącz komutowanych TRANSMISJA SYNCHRONICZNA: –8/9 vs 8/12 “efektywnych” bitów –osobne linie: takt nadawania TT DTE>DCE taktu odbierania RT DCE>DTE zewnętrzny takt nadawania Ext-TTDCE>DTE –w przypadku synchronizacji nadawania przez modem

Urządzenia komunikacyjne Modemy GSM sieć GSM umożliwia przesyłanie informacji cyfrowych: –transmisja danych punkt-punkt (GSM-GSM lub GSM-POTS) –sygnały DTMF podczas połączenia głosowego –metoda dzwonienia i zgłaszania sygnału zajętości –przesyłanie SMS –transmisja danych GPRS, dostęp do internetu, VPN rozwiązanie sprzętowe terminala GSM –modem przemysłowy OEM Siemens / Ericsson / Motorola rozwiązanie drogie, ale stabilne kompetentne wsparcie techniczne –telefon powszechnego użytku duża zmienność firmware, mała powtarzalność dostaw brak wsparcia technicznego zwykle niejawny protokół sterujący telefonem; część funkcji modemu realizowana programowo w komputerze PC (Nokia Cellular Data Suite)

Urządzenia komunikacyjne Modemy GSM SMS - Short Message Service –pierwotnie: tekst 160 znaków kodowany 7-bitowo –dowolny zestaw 140 bajtów –centrum SMS-SC akumuluje SMS nie dostarczone do właściciela –czas ważności SMS jest programowany od 5 minut do 63 tygodni –istnieją SMS-y różnych klas, np. natychmiast wyświetlające się na wyświetlaczu telefonu, nie zapisywane w pamięci –istnieją mechanizmy potwierdzenia dostarczenia SMS przez SMS-SC –mechanizmy identyfikacji nadawcy SMS zapewnia sieć GSM modemy GSM używają zwykle formatu PDU - Protocol Data Unit –w ramach polecenia z rodziny AT rozszerzonej o funkcje obsługi GSM podawane są kolejne bajty PDU kodowane heksalnie w ASCII: at+cmgs=100 > a81(...) CTRL-Z +CGS=(...) OK

URZĄDZENIA PERYFERYJNE SYSTEMÓW ELEKTRONICZNYCH Marek Niedostatkiewicz Katedra Metrologii i Systemów Elektronicznych ETI PG 2003/