自从我回答了问题“串行口,RS232,RS485,RJ45口,以及Modbus协议,这些的区别和共同点是什么?”后,N多的知友来信要求仔细介绍相关知识。我几经推脱,结果连我的学生和同事们也来提要求了。
也罢,期末到了。等到期末考试完毕后,只剩下日常的工作和写作任务,略微有点时间。我就利用这些时间给大家把数据交换技术给大家详谈一下。
不过,这里的详谈其实就是科普而已。想想也好笑,不知何时,我成了知乎网上有关电气知识的科普作家和解惑的电工师傅。笑!
好,我们这就开始。
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第一个概念:通信工作制
我们拿起电话机和别人通话,不知道大家发现没有?这里面还是有点学问的。
首先,通信双方既可以说,也可以听。我们把具有说或者听的功能叫做工作制。如果通话时既能听也能说,这叫做双工作制;如果听的时候不能说,说的时候不能听,这叫单工作制。
显然,普通的电话机,也包括手机,都是双工作制的;而对讲机则为单工作制。
第二个概念:通信三要素
我们发现通话时通信双方都要有电话机,以及通信线路。由此我们知道,建立起有效的通信时必须具有三要素,也即通信双方,通信线路和双方能听得懂的语言。
第三个概念:多方通信时的总线控制方式
上图中,通信A方为主站,其它都是从站,每个从站都有地址。
每次通信都由主站发起,例如主站要对通信E方通话,于是他就先往总线中发布有关地址的广播信息。所有的从站这会儿都竖着耳朵在听,一旦发现广播信息中有自己的地址,则立即按广播信息中的要求给出回应。
注意:在多方通信时,最要紧的就是总线控制权。
平时,总线控制权在主站。但当一旦建立通信关系后,主站立即把总线控制权交给即将发布回应信息的某从站。等到从站的信息发布完成后,从站交还总线控制权。
这就是半双工模式下各站点的工作模式。
总线控制权的概念很重要,它是数据通信的基础。
第四个概念:通信语句的最基础单元——字节
我们还可以利用灯塔的光来发布信息。
我们定义:灯塔发光时为1,灯塔不发光时为0。于是,我们就可以用灯塔发出一连串8个灯光信号,从0到7依次为1、1、0、0、1、0、1、1。
这个数字可以写成二进制的数:11001011B,后缀B表示二进制数;我们还可以用16进制的数来表示,就是CBH。
我们把其中数字的先后秩序用位来表示,最右边的起始位叫做第0位,最左边的叫做第7位,这样二进制数字11001011B就有8位。
如果灯塔不停地闪灯,看到灯光的人可能会糊涂掉,到底哪个灯光是信息的起始呢?于是就有必要规定信息的起始位。我们在最左边增加一位,它的值等于1,此位叫做起始位;我们在最右边也增加一位,叫做奇偶校验位。中间的8个位自然就是数据位了。
当中间的8个数据位中1的个数是奇数时,奇偶校验位的值等于1,反之则为0。
我们把具有起始位、数据位和奇偶校验位的这一串数字叫做字节。一个字节有10位二进制数码。
在用字节发送信息时,规定必须高位先发。
好,我们来做个演示:
现在我们看到灯塔发送了如下信息:1001100101,什么意思呢?意思先不管,但至少有三点我们是知道的:
第一,这个灯光信号满足字节的定义,因为它总共有10位二进制码;
第二,这个灯光信号发布的信息是00110010,其中有3个奇数,所以灯光字节信息的最后一位(奇偶校验位)的值是1。
第三,这个灯光信息发布的内容是十进制的31。
如果我们约定,灯光发送1表示船只准备启航,发送2表示允许离开码头,发送3表示一切正常,发送7表示再见。这几个字节信息如下:
1:1000000011,其中数据位是1,且1的个数是奇数,所以字节最低位的值是1;
2:1000000101,其中数据位是10,且1的个数是奇数,所以字节最低位的值是1;
3:1000000110,其中数据位是11,且1的个数是偶数,所以字节最低位的值是0;
7:1000001111,其中数据位是111,且1的个数是奇数,所以字节最低位的值是1;
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顺便说一下:在写作和计算时,当我们需要在十进制和二进制之间转换时,可以使用WINDOWS的计算器,如下:
计算器的功能是可以改的,用于数制转换采用程序员模式即可:
从事电力作业的人员都知道,电工是个很广泛的工种,并且电工的起点低,就业率高,社会需求量大,几乎无论什么时候都不愁找不到工作:工厂需要电工,家装需要电工,供电需要电工,机器维护需要电工等等。
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