曼彻斯特码原理与应用
以太网原理：MAC和PHY
以太网设计FAQ：以太网MAC和PHY问：如何实现单片以太网微控制器？答：诀窍是将微控制器、以太网媒体接入控制器(MAC)和物理接口收发器(PHY)整合进同一芯片，这样能去掉许多外接元器件。
这种方案可使MAC和PHY实现很好的匹配，同时还可减小引脚数、缩小芯片面积。
单片以太网微控制器还降低了功耗，特别是在采用掉电模式的情况下。
问：以太网MAC是什么？答：MAC就是媒体接入控制器。
以太网MAC由IEEE-802.3以太网标准定义。
它实现了一个数据链路层。
最新的MA C同时支持10Mbps和100Mbps两种速率。
通常情况下，它实现MII接口。
问：什么是MII？答：MII即媒体独立接口，它是IEEE-802.3定义的以太网行业标准。
它包括一个数据接口，以及一个MAC和PHY之间的管理接口(图1)。
数据接口包括分别用于发送器和接收器的两条独立信道。
每条信道都有自己的数据、时钟和控制信号。
MII数据接口总共需要16个信号。
管理接口是个双信号接口：一个是时钟信号，另一个是数据信号。
通过管理接口，上层能监视和控制PHY。
问：以太网PHY是什么？答：PHY是物理接口收发器，它实现物理层。
IEEE-802.3标准定义了以太网PHY。
它符合IEEE-802.3k中用于10B aseT(第14条)和100BaseTX(第24条和第25条)的规范。
问：造成以太网MAC和PHY单片整合难度高的原因是什么？答：PHY整合了大量模拟硬件，而MAC是典型的全数字器件。
芯片面积及模拟/数字混合架构是为什么先将MAC集成进微控制器而将PHY留在片外的原因。
更灵活、密度更高的芯片技术已经可以实现MAC和PHY的单芯片整合。
问：除RJ-45接口外，还需要其它元件吗？答：需要其它元件。
虽然PHY提供绝大多数模拟支持，但在一个典型实现中，仍需外接6、7只分立元件及一个局域网绝缘模块。
绝缘模块一般采用一个1：1的变压器。
这些部件的主要功能是为了保护PHY免遭由于电气失误而引起的损坏。
通信原理实验15曼彻斯特码编解码实验
实验十五曼彻斯特码编解码实验实验内容1. 熟悉曼彻斯特码编码实验2．熟悉曼彻斯特码译码实验一、实验目的1．掌握曼彻斯特码的编解码规则的过程2．掌握曼彻斯特码的编解码原理3. 学习通过CPLD编程实现曼彻斯特码编译码实验二、实验电路工作原理在实际的基带传输系统中，并不是所有码字都能在信道中传输。
例如，含有直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。
同时，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取收定时信号，而收定时信号却又依赖于传输的码型，如果码型出现长时间的连“0”或连“1”符号，则基带信号可能会长时间的出现0电位。
从而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。
实际的基带传输系统还可能提出其它要求，因而对基带信号也存在各种可能的要求。
归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：①对各种代码的要求，期望将原始信息的符号编制成适合于传输用的码型，②对所传码型的电波波形要求，期望电波波形适宜于在信道中传输。
前一问题称为传输码型选择，后一问题称为基带脉冲的选择。
这是两个既有独立性又有联系的问题，也是基带传输原理中十分重要的两个问题。
传输码（又称线路码）的结构将取决于实际信道特性和系统工作的条件。
在较为复杂的基带传输系统中，传输码的结构应具有下列主要特性：①能从其相应的基带信号中获取定时信息；②相应的基带信号无直流成分和只有很小的低频成分；③不受信息源统计特性的影响，即能适应于信息源的变化；④尽可能地提高传输码型的传输效率；⑤具有内在的检错能力，等等。
曼彻斯特码（Manchester code）又称裂相码、双向码，是一种用电平跳变来表示1或0的编码，它是计算机网络中常用的两种编码方法（曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码）。
未经编码的二进制基带数字信号就是高电平和低电平不断交替的信号。
至于用低电平代表1或0都是可以的。
使用这种最简单的基带信号的最大问题就是当出现一长串的连1或0时，在接收端无法收到的比特流中提取位同步信号。
曼彻斯特编码规则
曼彻斯特编码规则
曼彻斯特编码规则是一种非常重要的编码方法，属于数据编码技术，用于准确地标记
由二进制信号构成的数据流。
曼彻斯特编码是一种无源码并行编码技术，它使用了线性反
馈来编码，因此称为线性反馈码（LFC）。
该编码方案为每个信息位分配了不同的长度，
使其在编码时达到最优化。
曼彻斯特编码的原理是采用特定的反馈方式，以及一个复杂的转换矩阵，来实现如下
功能：采用经典的无源码并行编码方式，分配给信息位可变的长度，它不仅能够节省带宽，而且能够实现高度可靠的传输。
曼彻斯特码通过反馈拓扑由每一位扩展一段码序，从而达
到编码和信号传输的最优解。
曼彻斯特编码的优点有：1.准确的编码；2.减少比特数（即带宽节省）；3.不易被干扰；4.有良好的可靠性；5.具有调整带宽的能力。
由于上述特点，曼彻斯特编码的主要应用是在符号率较高的应用，比如维特比编解码（Viterbi decoding），CDMA（Code Division Multiple Access，码分多址），调制/解
调（Modulator/Demodulator，M/D），以及复杂的存储系统。
此外，曼彻斯特编码也可以
用于大规模发射系统中，特别是在在多用户相邻通信系统（near-far interference systems）的情况下。
曼彻斯特编码在通信领域几乎每处都有应用，它通过可靠的传输功能使得无线和有线
通信能够正确运行。
它可以减少信号传输带宽，为网络更大容量的传输提供更多的空间，
实现更高的通信效率。
此外，曼彻斯特编码还可以提高通信系统的可靠性，改善系统的可
扩展性。
FRID原理及应用
一.RFID系统〔Radio Frequency Identification〕1.定义：RFID作为一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读取相关数据,而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触.常用的有低频〔125~134.2K〕、高频〔13.56Mhz〕、超高频、微波等技术.2.系统组成：由阅读器、电子标签、、RFID中间件和应用系统软件4部分构成.3.基本原理：利用射频信号耦合或雷达反射的传输特性实现对被识别物体的自动识别.4.工作原理：阅读器通过天线向周围空间发送一定频率的射频信号；标签一旦进入阅读器天线的作用区域将产生感应电流,获得能量被激活;激活标签将自身信息编码后经天线发送出去；阅读器接收该信息,经过解码后必要时送至后台网络；后台网络中主机鉴定标签身份的合法性,只对合法标签进行相关处理,通过向前端发送指令信号控制阅读器对标签的读写操作.5.工作方式：1〕全双工系统；2〕半双工系统；3〕时序系统.6.系统分类：1〕EAS系统；2〕便携式数据采集系统；3〕物流控制系统；4〕定位系统.7.系统构架：根据选定的电子标签、读写器,加上中间件、数据集成环境和上层的应用系统,一个典型的RFID系统就构建好了.8.注意问题：1〕避免冲突；2〕读识距离；3〕安全要求.9.发展势趋：1〕系统的高频化；2〕系统的网络化；3〕系统的兼容性更好；4〕系统的数据量更大.10.性能指标：有效,可靠,适应,标准,经济,易维护性.11.项目实施4阶段：1〕起步；2〕测试和验证；3〕试点实施；4〕实施.逐渐实现平稳缓慢的过渡.12.技术特点〔优点〕：〔1〕快速扫描；〔2〕体积小型化、形状多样化；〔3〕抗污染能力和耐久性；〔4〕可重复使用；〔5〕穿透性和无屏障阅读；〔6〕数据的记忆容量大；〔7〕安全性.13.技术现状和面临的主要问题〔缺点〕：〔1〕标签成本问题；〔2〕标准制订问题；〔3〕公共服务体系问题；〔4〕产业链形成问题；〔5〕技术和安全问题.14.RFID技术发展历程：1941~1950雷达催生RFID,奠定了理论基础,主要处于实验室实验阶段；1951~1960技术理论得到发展,开始应用尝试；1961~1970处于大发展时期,各项测试技术得到加速发展；1971~1980商业应用阶段,封闭应用系统出现；1981~1990技术标准化,产品得到广泛采用；1991~2000产品种类更加丰富；2001至今,有源、无源和半有源电子标签均得到发展,电子标签成本不断降低.二.RFID标准体系1RFID标准体系: RFID技术标准；RFID应用标准；RFID数据内容标准；RFID性能标准.2三大编码体系：UID泛在识别中心标准体系；EPCglobal标准体系；ISO/IEC标准体系.3物联网标准体系：应用层、网络层、感知层、传输层.三.RFID安全分析1.安全攻击：RFID主要的安全攻击可以简单的分为主动攻击和被动攻击两种类型.应对主动攻击的重要技术是认证技术,应对被动攻击的主要技术手段是加密.2.安全风险：##性<最主要>；拒绝服务和伪造标签<常见>；位置##或跟踪.3.安全需求：〔1〕##性；〔2〕完整性；〔3〕可用性；〔4〕真实性；〔5〕隐私性.4.威胁方式：<1>物理环境,如电磁干扰、断电、设备故障等威胁.<2>人工威胁,如〔前〕管理者攻击、〔前〕用户攻击、外部人员攻击.四.RFID常用的编码方法,与其选择因素编码是RFID系统的一项重要工作,二进制编码是用不同形式的代码来表示二进制的1和0.1.方法有：<1>反向不归零编码；<2>曼彻斯特编码；<3>单极性归零编码；<4>差动双相编码；<5>密勒编码；<6>变形密勒编码；<7>差动编码.2.编码方式的选择因素：要考虑电子标签<1>能量的来源；<2>检错的能力；<3>时钟的提取.3.反向不归零：高电平表示二进制1,反之为0；曼彻斯特：从高到低的电压跳变表示1,反之为0；单极性归零：发出窄脉冲为1,不发送电流为0；差动双相：在半个位周期中的任意边沿表示二进制0,没有边沿跳变表示1；密勒：半个位周期任意边沿为1,下一个位周期电平不变为0；变形密勒：每个边沿都采用负脉冲代替；差动：每个零传输的二进制1都会引起信号电平的变化,对于二进制0,信号电平保持不变.五.天线1.定义：天线是一种能将接收到的电磁波转换为电流信号,或将电流信号转换成电磁波发射出去的装置.凡是利用电磁波来传递信息和能量的,都依靠天线来进行工作,天线是用来发射或接收无线电波的装置和部件.2.作用：在RFID系统中,阅读器必须通过天线发射能量,形成电磁场,通过电磁场对电子标签进行识别,所以,阅读器上的天线所形成的电磁场范围就是阅读器的可读区域.3.分类：1〕按照波段分类：长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线和微波天线等.2〕按照结构分类：线状天线、面状天线、缝隙天线和微带天线等.线状天线是指线半径远小于线本身的长度和波长,且载有高频电流的金属导线.3〕按照用途分类：广播天线、通信天线、雷达天线、导航天线和RFID天线等.4.天线周围的场区根据观测点与天线的距离划分为三个区域：<1>无功近场区；<2>辐射近场区；<3>辐射远场区.六.电子标签1.定义：也称为智能标签,是指由IC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标签,其内置的射频天线用于和阅读器进行通信.根据工作原理的不同,分为利用物理效应进行工作和以电子电路为理论基础的数据载体.2.组成：从功能上来说,一般由天线、调试器、编辑发生器、时钟、存储电路组成.3.分类：〔1〕按照标签获取能量分类：分为有源标签、半有源标签和无源标签.〔2〕按照标签工作频率分类：分为低频、高频、超高频和微波标签.〔3〕按照数据调制方式分类：分为主动式、半主动式和被动式标签.〔4〕按照标签作用距离分类：分为密耦合、近耦合、疏耦合和远耦合四类.〔5〕按照标签封装材质分类：分为纸标签、塑料标签和玻璃标签〔6〕按照存储器类型的分类：分为只读标签、一次写入多次读取标签和可读写标签.4.发展趋势：1〕作用距离更远；2〕无源可读写性能更加完善；3〕适合高速移动物体识别；4〕快速多标签读/写功能；5〕一致性更好；6〕强磁场下的自保护功能更完善；7〕智能性更强、加密特性更完善；8〕带有传感器功能的标签；9〕带有其他附属功能的标签；10〕具有杀死功能的标签；〔1〕新的生产工艺；12〕体积更小；13〕成本更低.5.电子标签天线的设计步骤：1〕选定应用的种类,确定电子标签天线需要的参数；2〕确定天线采用的材料；3〕确定电子标签天线的结构；4〕ASIC封装后,确定天线的阻抗；5〕综合优化天线参数,使天线参数满足技术指标；6〕用网络分析检测天线的各项指标.七.EPC电子产品代码1.原则：1.唯一性；2.永久性；3.简单性；4.可扩展性；5.##性与安全性；6.无含义.2.优点：1.无接触读取；2.远距离读取；3.动态读取；4.多数量、品种读取；5.标签无源；6.海量存储量等优势.这些都是条码无法比拟的.条码缺点：<1>条码只能识别一类产品,而无法识别单品.<2>条码是可视传播技术.人们必须将条码对准扫描仪才有效.<3>如果印有条码的横条被撕裂、污损或脱落,就无法扫描这些商品.<4>传统一维条码是索引代码,必须实时和数据库联系,从数据库中寻找完整的描述数据.八.串联谐振回路1.特性：〔1〕谐振时,回路电抗X=0,阻抗Z=R为最小值,且为纯阻.〔2〕谐振时,回路电流最大,且与电压同相.〔3〕电感与电容两端电压的模值相等,且等于外加电压的Q倍.2.条件：X=ωL-1ωC导出回路产生串联谐振的角频率和频率分别为ω0=√LC , f0=2π√LC3.优点：在阅读器中,具有电路简单、成本低,激励可采用低内阻的恒压源,谐振时可获得最大的回路电流等特点,因而被广泛采用.适用于恒压源,即信号源内阻很小的情况.九.波特率、比特率和信道传输速率1.概念：码元,波特率,比特率1)在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元叫码元.2)每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率,简称波特率.波特率是指数据信号对载波的调制速率,用单位时间内载波调制状态改变的次数表示.3)每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率,简称比特率.比特率是数据传输速率,表示单位时间内可传输二进制位的位数.2.关系：比特率=波特率×log2M<如果一个码元的状态数可以用M个离散电平个数来表示>.3.信道传输速率：就是数据在传输介质<信道>上的传输速率,在数值上等于每秒钟传输数据代码的二进制比特数.单位是比特/秒,b/s.十.读写器和RFID电子标签之间数据读取交换方式,传输原理1.交换方式：负载调制和反向散射调制.1)读写器和标签之间的天线能量交换方式类似于变压器结构,称为负载调制.2)读写器和射频标签之间的能量传递方式为反向散射调制.2.传输原理：读写器和标签之间的通信通过电磁波实现,按照通信距离可分为近场和远场.十一.电感耦合方式1.RFID系统的两种耦合方式：电感耦合〔磁耦合〕式和电磁反向散射耦合〔电磁场耦合〕式.电感耦合方式依据是电磁感应定律,一般适用于高、低频率工作的近距离RFID系统；电磁反向散射耦合式依据是雷达原理,一般适用于超高频、微波工作频率的远距离RFID系统.2.两种耦合方式的异同异：使用的无线电射频的频率和作用距离的远近不同.同：都采用无线电射频技术.3.采用电感耦合方式时,应答器向阅读器的数据传输采用负载调制技术.在电感耦合方式的FRID系统中,负载调制有电阻负载调制和电容负载调制两种方式.4.电感耦合方式下阅读器向应答器提供能量的过程当时变磁场通过阅读器线圈时,在线圈上会产生感应电压,并在线圈中产生电流,当应答器进入阅读器产生的交变磁场时,应答器的电感线圈上就会产生感应电压.当距离足够近,应答器天线电路所截获的能量可以供应答器芯片正常工作时,阅读器和应答器才能进入信息交互阶段.十二.混频器1.定义：混频器是射频系统中用于频率变换的部件,具有广泛的应用领域,可以将输入信号的频率升高或降低而不改变原信号的特性.2.作用：可以将输入信号的频率升高或降低而不改变原信号的特性.混频器的典型应用是在射频的接收系统中,混频器可以将较高频率的射频输入信号变换为频率较低的中频输出信号,以便更容易对信号进行后续的调整和处理..十三.射频前端1.定义：实现射频能量和信息传输的电路称为射频前端电路,简称为射频前端.2.组成电路：串联、并联振谐回路,具有初级和次级线圈的耦合电路.3.射频前端采用了负载调制器或反向散射调制器等多种工作方式.4.射频前端〔模拟前端〕电路主要有电感耦合和微波电磁反向散射两种工作方式.5.RFID的射频前端电路的作用是实现射频能量和信息传输.其中读写器的射频前端常采用串联谐振电路,电子标签的射频前端常采用并联谐振电路.十四.差错控制在信息码元中加入监督码元被称为差错控制编码或纠错编码.〔用途分类：检错码和纠错码〕检错码以检错为目的,不一定纠错；纠错码以纠错为目的,一定能检错.1.常用的差错控制方式主要有检错重发、前向纠错、混合纠错.2.常用的纠错编码是校检和法,包括奇偶校验、纵向冗余校验<LRC> 、循环冗余码校验<CRC>.3.奇偶校验：在传输的1个字节{8位}上附加一个校验位,形成9位数码的传输.十五.调制和解调调制：将基带信号的频谱搬移到信道通带中的过程.解调：将信道中的频带信号恢复为基带信号的过程.目的：把传输的模拟信号或数字信号变换成适合信道传输的信号,意味着要把信源的基带信号,转变为一个相对基带频率而言非常高的带通信号.原因：1.工作频率越高宽带越大；2. 工作频率越高天线尺寸越小.RFID常用的信号调制方法：载波、幅移键控ASK、频移键控FSK、相移键控PSK、副载波调制.调幅是指载波的频率和相位不变,载波的振幅随调制信号的变化而变化.有模拟和数字调幅两种.调频是利用载波的频率变化来传递信息,是对载波的频率进行键控.调相是利用载波的相位变化来传递数字信号,是对载波的相位进行键控.十六.密码和加密1.常见的密码算法体制〔加密技术〕有对称密码体制<计算开销小,速度快>和非对称密码体制两种.区别：前者加密和解密密匙相同,后者加密和解密密匙不同.对称密码体制分为：分组密码〔分为DES和CES〕和序列密码.非对称密码体制有RSA算法.2.FRID加密机制：主要采用三种传输信息保护方式.〔1〕认证传输方式：不##,纠错.〔2〕加密传输方式：##,不纠错.〔3〕混合传输方式：##,纠错.十七.巴特沃斯滤波器如果滤波器在通带内的插入损耗随频率的变化是最平坦的,这种滤波器称为巴特沃斯滤波器,也称为最平坦滤波器.滤波器类型：低通滤波器,高通滤波器,带通滤波器,带阻滤波器.十八.多路存取法SDMA,FDMA,TDMA,CDMA在无线通信技术中,解决通信冲突问题的方法.基本上有4种不同的方法：空分多路法〔SDMA〕；频分多路法〔FDMA〕；时分多路法〔FDMA〕；码分多路法〔CDMA〕三大通信标准：频分多路法〔FDMA〕；时分多路法〔FDMA〕；码分多路法〔CDMA〕1.RFID采用的两种认证技术：相互对称认证和利用导出密钥的相互对称认证.2.RFID系统工作的信道中,三种事件模型：以数据交换为目的事件模型,以时序方式提供数据交换的事件模型,以能量提供为基础的事件模型.3.移动通信中电波的传播方式：直射波,反射波,绕射波,散射波和地表面波.4.射频识别系统中存在的有哪些不同通信形式〔1〕无线广播式〔2〕多路存取通信〔3〕多个读写器同时给多个应答器发送数据5.数字通信的主要特点和性能指标数字通信的特点：〔1〕在传输中可实现无噪声积累〔2〕便于加密处理〔3〕便于设备的集成的微型化〔4〕占用信道频带宽.性能指标：〔1〕数据传输速率〔2〕信道频带宽〔3〕误码率6.无源与有源无源射频标签当标签进入阅读器的工作范围内以后,标签收到阅读器发送的信号,产生感应电流从而激活内部的电路,内部整流电路将射频能量转化为电能,将该能量存储在标签内部的大电容里,进而为其正常工作提供了所需的能量.工作所需的能量直接从射频电磁波束中获取,通过电磁场供电,标签功耗越大,读写距离越短,性能越差.有源射频标签只要标签处于阅读器的工作范围以内,就可以主动向阅读器发送信号.一般不利用读写器发出的射频能量,因而读写器能够以较小的发射能量取得较远的的通信距离.与有源射频识别系统相比,无源系统需要较大的发射功率.。
低频信号 曼彻斯特编码
低频信号和曼彻斯特编码是通信领域中的两个重要概念。
低频信号指的是频率较低的信号，常用于音频传输和低速数据传输等场景。
曼彻斯特编码是一种常用的数字信号编码方式，通过改变信号的电平来表示二进制数据。
本文将详细介绍低频信号和曼彻斯特编码的原理、应用以及优缺点。
一、低频信号低频信号是指频率较低的信号，一般在几十Hz到几千Hz之间。
低频信号在通信领域有着广泛的应用，常见的包括音频信号和低速数据传输。
音频信号是人耳可以听到的声音信号，其频率范围一般在20Hz到20kHz之间。
低速数据传输一般指的是数据传输速率较低的场景，例如串口通信和低速网络通信。
二、曼彻斯特编码曼彻斯特编码是一种常用的数字信号编码方式，使用正负电平的变化来表示二进制数据。
具体来说，曼彻斯特编码将每个比特分为两个时钟周期，每个时钟周期内信号的电平发生一次变化。
如果数据位为0，则在该时钟周期内信号从高电平变为低电平；如果数据位为1，则在该时钟周期内信号从低电平变为高电平。
这种编码方式可以提高信号的稳定性和可靠性。
三、曼彻斯特编码的原理曼彻斯特编码的原理是通过改变信号的电平来表示二进制数据。
在每个时钟周期内，信号的电平会发生一次变化，从而实现数据的传输。
具体的编码方式如下：1. 如果数据位为0，则信号在该时钟周期开始时从高电平变为低电平。
2. 如果数据位为1，则信号在该时钟周期开始时从低电平变为高电平。
通过这种方式，每个比特都被分为两个时钟周期，确保了信号的稳定性和可靠性。
曼彻斯特编码的优点是具有自同步性，即接收端可以根据信号的电平变化来识别数据位。
同时，曼彻斯特编码还可以检测传输错误，因为每个比特都有电平变化。
四、曼彻斯特编码的应用曼彻斯特编码在通信领域有着广泛的应用，特别是在低频信号传输和以太网通信中常被使用。
其主要应用包括：1. 音频传输：曼彻斯特编码可以用于音频信号的传输，通过电平变化来表示声音数据，提高传输的稳定性和可靠性。
2. 串口通信：在串口通信中，曼彻斯特编码可以用于将二进制数据转换为电平信号，实现数据的可靠传输。
计算机网络-原理、技术与应用(第2版)部分习题参考答案(不外传!)
计算机网络-原理、技术与应用（第2版）部分习题参考答案第1章1.1答：计算机网络是通过传输介质、通信设施和网络通信协议，把分散在不同地点的计算机设备互联起来，实现资源共享和信息传输的系统。
涉及到的知识点：1、传输介质；2、通信协议；3、不同地点.；4、计算机设备；5、资源共享；6、数据传输；7、系统。
1.6答：1、数据通信。
计算机网络中的计算机设备，终端与计算机、计算机与计算机之间进行通信，数据传输，实现数据和信息的传输、收集和交换。
2、资源共享。
用户通过计算机网络可以共享系统内的硬件、软件、数据、文档信息，以及通过信息交流获取更多的知识。
3、给网络用户提供最好的性价比服务，减少重复投资。
4、提供大容量网络存储，不断增加新的多媒体应用。
5、提供分布式处理，使得协同操作为可能；平衡不同地点计算机系统的负荷，降低软件设计的复杂性，充分利用计算机网络系统内的资源，使得网格计算成为可能，提高计算机网络系统的效率。
6、对地理上分散的计算机系统进行集中控制，实现对网络资源集中管理和分配。
7、提供高可靠性的系统，借助在不同信息处理位置和数据存储地点的备份，通过传输线路和信息处理设备的冗余实现高可靠性。
1.13答：计算机网络中计算机进行通信、数据交换时需要制定双方都要遵守的通信规则和约定就是协议。
协议是按层次结构组织的，不同层次协议和网络层次的集合构成了协议体系结构。
网络协议层次结构包含两个基本内容：1、网络实现的功能分解到若干层次，每个功能用对等层协议实现，不同系统中的对等层要遵循对等层协议，通过对等层协议理解和完成该层的功能。
2、相邻层次之间通过接口交互必要的信息，构成下层为上次提供服务的关系，也成为接口关系。
网络服务靠服务原语进行描述，网络协议软件根据网络协议结构进行设计和开发。
1.20答：1）网络命令行程序2）网络协议分析工具3）网络仿真和模拟4）网络应用编程5）生活中的例子1.26答：与计算机网络和数据通信标准有关的国际组织有ISO、ITU-T（CCITT）、IEEE、ANSI、EIA、ACM等。
射频卡应用中的曼彻斯特码解码技术
６６ 万凹 方凹数凹据ｃｉ。ｓ棚ａ口④④圆④圃
通信技术
Ｃｏｍｍｕｎｌ ｃａｔｌ ｏｎ Ｓ；善ｊ瀑鞋ｅＩ．１ｎｏｌ０９１ ｅｓ
根据以上的分析，解码过程如下： 首先，搜索含９个“ｌ”的同步头。由图５可知，同步头 之前是上一帧数据的停止位，加上随后出现的９个１，就会形 成连续８个宽度为Ｔ的下降沿间隔，这时，我们可以认为已 经搜到同步头中的８个ｌ，而第９个“ｌ”只出现了一个“Ｈ” 电平，要等待与后续电平结合。
可咀椅删到连续８个亩度为Ｔ的下降沿间隔
由于信号发送
方ＥＭ４１００与接收
方ＥＭ４０９５采用耦
合方式传输信息，
所以，实际在天线
上的调制信号如图３
所示，这样，在
图３发送方和接收方的幅度调制信号
ＥＭ４１００的载波上用
高电流代表逻辑０，而在ＥＭ４０９５载波上用低电流代表逻辑０。
２ 曼彻斯特码解码
根据曼彻斯特码（以下简称Ｍ码）的特点：在每一个数据 位的“中间”发生由低到高的跳变代表“ｌ”、发生由高到低 的跳变代表“Ｏ”。又由图３可知，由于信号耦合的原因，实 际上由ＥＭ４０９５芯片送给单片机的６４位Ｍ码的数据是反过 来的，即：用数据位中间发生高到低的跳变代表“１”、发生 由低到高的跳变代表“０”。另外，在本系统中，６４位数据中 的每一位在天线上的持续时间，即位宽时间是载波周期的６４ 倍，当载波频率为１２５ＫＨｚ时，每一位的持续时间是（１／１２５Ｋ）
பைடு நூலகம்
器…。大多数射频卡将卡内的身份辨识号码（ＩＤ号码）编码为曼 彻斯特码，然后由单片机进行解码。
通信原理知识点笔记总结
通信原理知识点笔记总结一、信号与系统1.1 时域和频域时域表示信号随时间的变化，频域表示信号在频率上的特性。
通信系统中的信号通常是在时域和频域上进行分析和处理的。
1.2 信号的分类根据波形和性质，信号可以分为连续信号和离散信号。
连续信号是信号在时间上连续变化的，而离散信号是在某些时刻取特定数值的信号。
1.3 傅里叶变换傅里叶变换是将信号在时域上的波形转换到频域上的表示，可以分析信号的频谱特性。
傅里叶逆变换则是将信号从频域上的表示还原为时域上的波形。
1.4 采样和量化在数字通信中，信号需要经过采样和量化处理，将连续信号转换为离散信号，以便进行数字化处理和传输。
1.5 系统的传递函数系统的传递函数描述了输入信号和输出信号之间的关系，可以用来分析系统的性能和稳定性。
二、模拟调制与解调2.1 模拟调制模拟调制是将数字信号调制成模拟信号，以便在传输过程中减小信号的失真和干扰。
常见的模拟调制方式包括调幅调制（AM）、调频调制（FM）和调相调制（PM）。
2.2 AM调制原理AM调制是通过改变载波的幅度来传输信息，信号可以直接调制到载波上。
2.3 FM调制原理FM调制是通过改变载波的频率来传输信息，信号是通过改变载波的频率来实现。
2.4 PM调制原理PM调制是通过改变载波的相位来传输信息，信号是通过改变载波的相位来实现。
2.5 解调解调是将模拟信号还原成原始数字信号的过程，通常通过相应的解调器实现。
三、数字调制与解调3.1 数字调制数字调制是将数字信号调制成模拟信号的过程，常见的数字调制方式有ASK、FSK和PSK 等。
3.2 ASK调制原理ASK调制是通过改变载波的幅度来传输数字信号，可以通过调制器将数字信号转换为模拟信号。
3.3 FSK调制原理FSK调制是通过改变载波的频率来传输数字信号，可以通过调制器将数字信号转换为模拟信号。
3.4 PSK调制原理PSK调制是通过改变载波的相位来传输数字信号，可以通过调制器将数字信号转换为模拟信号。
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曼彻斯特码1 曼彻斯特原理介及其编码规则 (1)2 曼彻斯特码的各方面应用 (3)3 曼彻斯特码与差分曼彻斯特码 (5)1 曼彻斯特原理介及其编码规则Manchester编码是一种常用的基带信号编码。
它具有内在的时钟信息，因而能使网络上的每一个系统保持同步。
在Manchester编码中，时间被划分为等间隔的小段，其中每小段代表一位数据。
每一小段时间本身又分为两半，前半个时间段所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间段传送的是比特值本身。
可见在一个时间段内，其中间点总有一次信号电平的变化，因此携带有信号传送的同步信息而不需另外传送同步信号。
Manchester编码采用电平由高到低变化的下降沿代表0，电平由低到高变化的上升沿代表1；发送和接收的同步工作方式保证了信息传递的方便和可靠。
为了减少控制器与位置反馈单元之间的连线数目，信息的传递可采用两根线的串行方式。
发送端和接收端的同步靠信息脉冲串之前的同步脉冲串来实现。
在电信领域，曼彻斯特码,(也称作相位码或者PE）是一种数据通讯线性码，它的每一个数据比特都是由至少一次电压转换的形式所表示的曼彻斯特编码被因此被认为是一种自定时码。
自定时意味着数据流的精确同步是可行的。
每一个图1 二进制码和曼彻斯特码对比图比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。
但是,今天有许许多多的复杂的编码方法(例如8B/10B编码）,在达到同等目的情况下只需要更少带宽负荷并且只有更少的同步信号相位模糊。
二进制码与曼彻斯特码波形的对比关系如图1所示。
在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1。
因此，这种编码也称为相应编码。
由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，因此，这种编码也称为自同步编码。
用于数字基带传输的码型种类较多，Manchester码是其中常用的一种。
Manchester码是一种用跳变沿（而非电平）来表示要传输的二进制信息（0或1），一般规定在位元中间用下跳变表示“1”，用上跳变表示“0”. 曼彻斯特编码被被认为是一种自定时码自定时意味着数据流的精确同步是可行的。
每一个比特都准确的在一预先定义时间时期的时间中被传送。
在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示"1"，从低到高跳变表示"0"。
还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为"0"，无跳变为"1"。
曼彻斯特编码提供了一种简单的方法在长时间段内没有电平跳变的情况下，仍然能够对任意的二进制序列进行编码，并且防止在这种情况下同步时钟信号的丢失以及防止低通模拟电路中低频直流飘移所引起的比特错误。
如果保证传送的编码交流信号的直流分量为零并且能够防止中继信号的基线漂移，那么很容易实现信号的恢复和防止能量的浪费。
曼彻斯特码具有丰富的位定时信息。
在物理层的同步时钟编码技术用来将时钟和数据编码统一在一个同步比特数据流中。
在这项技术中,在电缆上被传送的真实二元数据不是以一连串的逻辑序列1或者0来表示的(这项技术也是一种不归零码NRZ）。
这些要传送的数据比特被转换成一个略微不同格式,比起直接用二进制码(i.e. NRZ)来有许多的优势。
在曼彻斯特编码方案中,比特周期中间的0到1跳变表示逻辑0，比特周期中间的1到0的跳变表示逻辑1。
注意信号跳变不一定在‘bitboundaries’比特边界（一个比特和另外一个比特)之间的分界线，但是总是发生在每个比特的中间位置.曼彻斯特编码的规则列出如下表1所示。
表1初始数发送的值据逻辑1 1到0（比特中心向上跳变）逻辑0 0到1（比特中心向下跳变）Manchester编码的实现可以是硬件的也可以是软件的，在本课题中主要采用的MAXPLUSⅡ软件，利用VHDL语言对程序进行编写和仿真，对软件实现的情况下，将程序下载到FPGA平台进行硬件实现。
曼彻斯特编码的缺点在于为每一比特进行电平跳变的结果是曼彻斯特信号编码所要求的带宽相比异步通讯要高一倍，并且其频谱也更宽。
虽然曼彻斯特编码是一种高度可靠的通信方式,带宽要求被视为其不利之处，在达到的同样的目标的情况下，其更好的编码表现和更小带宽要求使得最现代化的通讯协议随着更现化的线性编码不断发展。
2 曼彻斯特码的各方面应用曼彻斯特编码已经被许多高效率且被广泛使用的电信标准所采用，例如以太网电讯标准. 曼彻斯特编码是一种超越传统数字传输的信道编码技术，由于其具有隐含时钟、去除了零频率信号的特性使得它在石油勘探测井中也得到广泛的应用。
在1949年第一次提出了的曼彻斯特编码方案，是一个被应用在物理层的同步时钟编码技术用来将时钟和数据编码统一在一个同步比特数据流中。
在这项技术中,在电缆上被传送的真实二元数据不是以一连串的逻辑序列1或者0来表示的(这项技术也是一种不归零码NRZ）。
这些要传送的数据比特被转换成一个略微不同格式,比起直接用二进制码(i.e. NRZ)来有许多的优势。
在曼彻斯特编码方案中,比特周期中间的0到1跳变表示逻辑0，比特周期中间的1到0的跳变表示逻辑1。
注意信号跳变不一定在‘bitboundaries’比特边界（一个比特和另外一个比特)之间的分界线，但是总是发生在每个比特的中间位置。
曼彻斯特码由于其特殊的性能，被广泛应用于小功率无线传输系统中。
曼彻斯特编码是申行数据传输的一种重耍的编码方式。
曼彻斯特编码最大的优点是:数据和同步时钟统一编码，曼码中含有丰富的时钟信号，直流分量基本为零，接收器能够较容易恢复同步时钟，并同步解调出数据，具有很好的抗干扰性能，这使它更适合于信道传输。
IEEE802.4令牌总线标准采用了此种传输技术。
曼彻斯特编码被使用作一个以太网局域网的物理层,对于一个以太网局域网用同轴电缆作为传输介质，额外的带宽不是重要的问题。
CAT5e缆线的带宽有限，为了达到100 Mbps的数据速率需要更高效率的编码方法，必要使用一个4b/5b MLT编码方案。
它使用(代替曼彻斯特编码使用的两个电平值)三个信号电平值，因此可以实现100 Mbps信号的数据速率且只需要占仅31 MHz的带宽. IEEE-802.3u规范采用三电平符号传输系统取代10BaseT的二电平曼彻斯特编码，能实现快速以太网的兼容性。
这种方案采用一种最初为FDDI（光纤分布式数据接口）系统开发的4B/5B编码。
这种编码将4位数据半字节转换为5位编码，用以实现错误检测和增加控制码，例如数据流起始和终止定界符。
将符号率提高到125 Mbps，可补偿4B/5B内在的20%数据传输效率，但是这种带宽增加所产生的频谱会被曼彻斯特编码扩展到数百兆赫。
衰减损耗和EMC问题使这种方法无法使用，所以100BaseTX使用了MLT-3（多电平转换三电平）载波。
吉比特以太网使用五电平值和8b/10b编码方案，在有限的电缆带宽下更有效率，在100 MHz 的带宽以内提供1Gbps的数据速率。
曼彻斯特码在测井方面也有广泛应用。
测井技术发展到今天，已经发生了很大的变化：一是由模拟测井技术发展到了数字测井技术；二是由数字测井技术发展到了数控测井技术。
进入90年代，成像测井技术获得了较大的发展，测井系统中需要传送的数据信息量越来越大，为此必须解决数据的高速传输与正确接收两个问题，如相关编码技术、缆芯多路复用技术、基带均衡技术等用以提高数据传输速率和降低误码率.在测井数据传输系统中，由于曼彻斯特码既能提供足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程相对简单，因而曼彻斯特（Manchester）码是测井数据传输中常用的编码方式之一。
目前，在实际的工程测井中，常采用Manchester编译码器HD-15530把测井数据转换为Manchester码及把Manchester码解码为数据.由于HD-15530发送数据输入及接受数据输出均为串行方式，并且Manchester编码、解码是以16位数据为基本单位，逻辑上要求使用16位的并入串出移位寄存器和16位的串入并出移位寄存器与单片机接口，这样硬件结构比较复杂，仪器成本较高.考虑到测井数据传输速率不高，可用单片机软件来实现Manchester编码和解码功能. 在油田测井中，井下仪在井下采集大量信息，并传送给地面测井系统；但井下仪到地面段信道的传输性能并不好，常用的NRZ码不适合在这样的信道里传输，而且NRZ码含有丰富的直流分量，容易引起滚筒的磁化，因而选用了另外一种编码–曼彻斯特码。
曼彻斯特编码串行数据传输的一种重要的编码方式。
和最常用的NRZ码相比，曼彻斯特码具有很多优点。
例如，消除了NRZ码的直流成分，具有时钟恢复和更好的抗干扰性能，这使它更适合于信道传输。
3 曼彻斯特码与差分曼彻斯特码曼彻斯特编码，常用于局域网传输。
在曼彻斯特编码中，每一位的中间有一跳变，位中间的跳变既作时钟信号，又作数据信号；从高到低跳变表示"1"，从低到高跳变表示"0"。
还有一种是差分曼彻斯特编码，每位中间的跳变仅提供时钟定时，而用每位开始时有无跳变表示"0"或"1"，有跳变为"0"，无跳变为"1"。
两种曼彻斯特编码是将时钟和数据包含在数据流中，在传输代码信息的同时，也将时钟同步信号一起传输到对方，每位编码中有一跳变，不存在直流分量，因此具有自同步能力和良好的抗干扰性能。
但每一个码元都被调成两个电平，所以数据传输速率只有调制速率的1/2。
就是说主要用在数据同步传输的一种编码方式。
在曼彻斯特编码中，用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1。
因此，这种编码也称为相应编码。
由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟，因此，这种编码也称为自同步编码。
曼彻斯特编码的编码规则是: 在信号位中电平从低到高跳变表示1 ，在信号位中电平从高到低跳变表示0 。
差分曼彻斯特编码的编码规则是: 在信号位开始时不改变信号极性，表示辑"1" ，在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑"0" 。
曼切斯特和差分曼切斯特编码是原理基本相同的两种编码，后者是前者的改进。
他们的特征是在传输的每一位信息中都带有位同步时钟，因此一次传输可以允许有很长的数据位。
曼切斯特编码的每个比特位在时钟周期内只占一半，当传输“1”时，在时钟周期的前一半为高电平，后一半为低电平；而传输“0”时正相反。