通信原理及接口电路设计
通信原理实验指导书(8个实验)
实验一 CPLD 可编程数字信号发生器实训一、实验目的1、熟悉各种时钟信号的特点及波形；2、熟悉各种数字信号的特点及波形。
二、实验设备与器件1、通信原理实验箱一台；2、模拟示波器一台。
三、实验原理1、CPLD 可编程模块电路的功能及电路组成CPLD可编程模块（芯片位号：U101）用来产生实验系统所需要的各种时钟信号和数字信号。
它由 CPLD可编程器件 ALTERA公司的 EPM7128(或者是Xilinx 公司的 XC95108)、编程下载接口电路（J104）和一块晶振（OSC1）组成。
晶振用来产生系统内的16.384MHz 主时钟。
本实验要求参加实验者了解这些信号的产生方法、工作原理以及测量方法，才可通过CPLD可编程器件的二次开发生成这些信号，理论联系实践，提高实际操作能力，实验原理图如图1-1 所示。
2、各种信号的功用及波形CPLD 型号为 EPM7128 由计算机编好程序从 J104 下载写入芯片，OSC1 为晶体，频率为 16.384MHz，经 8 分频得到 2.048MHz 主时钟，面板测量点与EPM7128 各引脚信号对应关系如下：SP101 2048KHz 主时钟方波对应 U101EPM7128 11 脚SP102 1024KHz 方波对应 U101EPM7128 10 脚SP103 512KHz 方波对应 U101EPM7128 9 脚SP104 256KHz 方波对应 U101EPM7128 8 脚SP105 128KHz 方波对应 U101EPM7128 6 脚SP106 64KHz 方波对应 U101EPM7128 5 脚SP107 32KHz 方波对应 U101EPM7128 4 脚SP108 16KHz 方波对应 U101EPM7128 81 脚SP109 8KHz 方波对应 U101EPM7128 80脚SP110 4KHz 方波对应 U101EPM7128 79脚SP111 2KHz 方波对应 U101EPM7128 77脚SP112 1KHz 方波对应 U101EPM7128 76脚SP113 PN32KHz 32KHz伪随机码对应U101EPM7128 75脚SP114 PN2KHz 2KHz伪随机码对应U101EPM7128 74脚SP115 自编码自编码波形，波形由对应 U101EPM7128 73 脚J106 开关位置决定SP116 长 0 长 1 码码形为1、0 连“1”对应 U101EPM7128 70脚、0 连“0”码SP117 X 绝对码输入对应 U101EPM7128 69 脚SP118 Y 相对码输出对应 U101EPM7128 68 脚SP119 F80 8KHz0 时隙取样脉冲对应 U101EPM7128 12 脚此外，取样时钟、编码时钟、同步时钟、时序信号还将被接到需要的单元电路中。
光纤通信原理实验课件PPT光纤通信原理实验教学课件
实验二 电话光纤传输系统实验
1、若模拟电话光纤传 输时有噪声，可根据 模拟信号光纤传输步 骤进行调试。
2、若数字电话光纤传输时
！ 有噪声，可根据数字光纤 传输步骤进行调试。
注意事项
38
实验二 电话光纤传输系统实验
思考题
1、能否用一根光纤传输两路模拟信号，如 果可以，如何实现？如果不行，说明理由。
实
验
2 连接导线：T504与T101连接。
准
备
3
将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到 数字、1310nm和1310nm。
10
实验一 数字信号光纤传输实验
实验步骤
4
接上交流电源线，先开交流开关，再 开直流开关K01，K02。
实
验 准 备
5
接通数字信号源模块、光发模块(K10) 的直流电源。
6
用万用表监控R110两端电压，调节半导 体激光器驱动电流，使之小于25mA。
实验步骤
模拟电话光纤传输系统实验
1
用实验十一调试方法调节，使1310nm光纤 通信系统能够正常传输模拟信号。
实 验 准
2
连接导线：T401与T111连接，T412与T121 连接，T402与T411连接。并接上电话机。
备
3
用光纤跳线将1310nm光发端机与1310nm 光收端机连接起来。
26
实验二 电话光纤传输系统实验
18
实验二 电话光纤传输系统实验
了解电话及语音信号通过光纤传输的全
实
过程
验
目
的
握模拟电话、数字电话光纤传输的工作
原理
19
实验二 电话光纤传输系统实验
ZY12OFCom13BG3 光纤通信原理实验箱
电路设计中的通信接口通信接口设计的基本原理和方法
电路设计中的通信接口通信接口设计的基本原理和方法通信接口在电路设计中起着至关重要的作用，它负责连接各种电子设备和系统，实现数据传输和通信功能。
本文将介绍通信接口设计的基本原理和方法，以帮助读者更好地理解和应用于实际电路设计中。
一、通信接口的基本原理通信接口的设计基于通信原理和电路设计的基本原理。
通信原理主要包括信号传输、编码和解码、调制和解调等基本概念。
电路设计的基本原理包括电路的连接、信号放大、滤波和保护等方面。
通信接口的基本原理主要有以下几个方面：1. 信号传输：通信接口设计需要考虑信号的传输方式，如串行传输和并行传输。
串行传输适用于长距离传输和高速传输，而并行传输适用于短距离传输和低速传输。
2. 信号编码和解码：通信接口需要对信号进行编码和解码，以确保数据的准确传输。
常用的编码方式有二进制编码和差分编码等。
3. 调制和解调：通信接口设计需要考虑信号的调制和解调方式，以实现数据的传输和接收。
调制方式有幅度调制、频率调制和相位调制等。
4. 噪声和干扰抑制：通信接口设计需要考虑信号的抗干扰能力，采取适当的抗干扰措施，如滤波和屏蔽等，以提高系统的信号质量和可靠性。
5. 电源和地线设计：通信接口设计还需要考虑电源和地线的设计，保证系统的电源稳定和地线的良好连接，以提供可靠的电源和信号环境。
二、通信接口设计的方法通信接口设计涉及到多个方面的考虑和技术，下面介绍几种常用的通信接口设计方法：1. 标准接口设计：通信接口设计可以参考各种标准接口规范，如USB、UART、SPI、I2C等接口标准。
这些标准接口规范提供了通信接口的连接方式、信号电平、通信协议等详细要求，使得接口设计更加规范和统一。
2. 数据传输速率匹配：通信接口设计需要根据连接的设备或系统之间的数据传输速率进行匹配。
如果传输速率不匹配，可能导致数据传输错误或数据丢失。
3. 信号电平匹配：通信接口设计需要考虑信号电平的匹配，以保证数据的正确传输。
电力线载波通信电路设计
电力线载波通信电路设计摘要：电力线载波通信技术是低压集中抄表技术实现的重要通信手段。
笔者基于电力线载波通信技术，深入探究电力线载波通信电路设计原理，并详细介绍了该电路及其控制软件的设计，为通信工程的改进提供参考依据。
关键词：电力线载波通信rs-232/rs485接口电路设计电力线载波电路整个通信系统的核心。
笔者拟采用ssc p300作为电力线载波专用调制解调芯片来开展通信电路设计的研究。
从sscp300输出的信号幅度小、驱动能力弱，而且有各种谐波，因此要放大滤波，然后通过耦合电路将信号调制到电力线上。
电力线传来的载波信号由sscp300接收，需一个带通滤波器，经过预放大再送到sscp300的接收端，再送给单片机进行处理，单片机中存储的数据经过现有的电话网传送给控制计算机，控制计算机根据数据对供配电进行控制。
1 低压电力线载波通信原理低压扩频载波模块主要由sscp300低压电力线扩频载波网络控制器、前置功放和电力线藕合电路构成，其工作任务是对从单片机获取的数据信息实施线性扫频调制，经滤波放大后使其与电力线藕合，对通过电力线送来的载波信号进行扫频解调后送给单片机。
这种数据通信采用了收发分时控制的半双工通讯。
该模块与配变集中器的设计通信距离为1000米。
在信道特性最恶劣的情况下，也要保证不小于600米。
低压电力线载波通信的原理结构框图如图1所示。
■2 电力线载波通信原理电力线载波通信是电力线载波抄表集中器的核心任务，采用载波调制原理，充分利用电子技术和微处理器技术，开发通用的电力线载波通信设备则是电力线载波抄表的重要基础工作。
2.1 载波通信芯片sscp300的发送与接收原理 sscp300提供数据链路功能和物理层的协议linkla服务。
由si脚进入sscp300的电力模拟通过信号，经缓存放大器(amp)放大并通过a/d转化后形成数字信号，再经过扩频处理，借助dsp电路传输至数据链路层微处理器进行分组解码。
接口电路工作原理
接口电路工作原理
接口电路是一种用于连接不同电子设备或系统之间通信的电路。
它的工作原理基于信号传输和接收的原理，以及电路的匹配和调节。
信号传输是接口电路的关键要素之一。
在接口电路中，信号通常以电流或电压的形式进行传输。
发送端通过发送器将信号转换为电流或电压形式，然后通过信号线传输至接收端。
在传输过程中，需要注意阻抗匹配，以确保信号的准确传递。
接收端的工作原理是接口电路的另一个重要部分。
接收端的主要功能是将传输过来的信号还原为原始的数据或信息。
接收端通常采用接收器来完成这一过程。
接收器会根据发送端的信号传输方式（如差分信号、单端信号等）进行解码和还原处理。
另外，接口电路还可能包括一些其他的功能，如电源管理、信号过滤、保护等。
这些功能的实现依靠一系列的电子元件和器件，如电容器、电感器、变压器、二极管、晶体管等。
总之，接口电路工作原理主要涉及信号的传输和接收过程，以及相关的匹配和调节。
它的设计和实现需要考虑信号的准确传递、电路的稳定性和可靠性等因素。
通过合理的设计和优化，接口电路能够实现各种设备之间的连接和通信，提供有效的数据交换和资源共享。
fpga通讯模块电路设计
fpga通讯模块电路设计FPGA通信模块电路设计引言：FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，具有灵活可重构的特点，广泛应用于通信领域。
通信模块是FPGA系统的重要组成部分，通过设计合理的电路，实现高效稳定的通信功能。
本文将介绍FPGA通信模块电路设计的基本原理和关键技术。
一、FPGA通信模块的基本原理FPGA通信模块的设计基于通信原理和FPGA的可编程特性。
通信原理包括数据的传输方式、调制解调技术等，而FPGA的可编程特性使得通信模块的功能可以根据需要进行灵活配置和修改。
通信模块的基本原理是将输入的数据进行处理和调制，然后通过传输介质发送出去，接收端对接收到的信号进行解调和处理，最终得到正确的数据。
二、FPGA通信模块电路设计的关键技术1. 数据处理和调制技术：通信模块需要对输入的数据进行处理和调制，以适应传输介质的特性。
常用的数据处理技术包括差分编码、数据压缩和加密等，调制技术包括调幅、调频和调相等。
设计者需要根据具体的通信需求选择合适的数据处理和调制技术。
2. 时钟和时序控制技术：FPGA通信模块需要精确的时钟和时序控制，以确保数据的准确传输。
时钟信号的生成和分配需要考虑时钟的稳定性和延迟等因素，时序控制则需要根据通信协议和时序要求进行设计。
3. 电路布局和连线技术：FPGA通信模块的电路布局和连线必须合理，以保证信号的正常传输和抗干扰能力。
布局时应考虑信号的传输路径和相互干扰的问题，连线时要避免信号线的串扰和距离过长等问题。
4. 错误检测和纠正技术：通信过程中可能会出现数据传输错误，为了提高通信的可靠性，设计者需要引入错误检测和纠正技术。
常用的技术包括奇偶校验、循环冗余校验（CRC）和前向纠错码（FEC）等。
三、FPGA通信模块电路设计的步骤1. 确定通信需求：首先需要明确通信模块的功能和性能需求，包括数据传输速率、通信协议和接口等。
2. 选择FPGA芯片和开发平台：根据通信需求选择合适的FPGA芯片和开发平台，考虑芯片的逻辑资源、时钟资源和接口等因素。
通信原理课设 先验等概的2ASK最佳接收机设计
课程设计班级：姓名：学号：指导教师：成绩：电子与信息工程学院通信工程系先验等概的2ASK 最佳接收机设计1.摘要：在数字通信系统中，接收端收到的是发送信号和信道噪声之和。
噪声对数字信号的影响表现在使接收码元发生错误。
一个通信系统的优劣很大程序上取决于接收系统的性能。
这因影响信息可靠传输的不利因素将直接作用到接收端，对信号接收产生影响。
从接收角度，什么情况下接收系统是最好的？这就需要讨论最佳接收问题。
本次课程设计，我的课题是先验等概的2ASK 最佳接收机的设计，就是对通信系统的最佳接收这一问题，进行分析与设计。
2.设计要求:我设计的题目是：先验等概的2ASK 最佳接收机设计。
要求： 1、用simulink 对系统建模2、输入数字信号序列并进行接收判决。
3、通过多次输入输出对所设计的系统性能进行分析4、对解调原理进行分析。
3．设计及仿真：3.1 2ASK 调制原理振幅键控是利用载波的幅度变化来传递数字信息，而其频率和初始相位保持不变。
在2ASK 中，载波的幅度只有两种变化状态，分别对应二进制信息“0”或“1”。
发送0符号的概率为P ，发送1符号的概率为1-P ，且相互独立。
2ASK 信号的一般表达式为)(2t eASK=s(t)cos w c t其中S(t)= )(nT a snn t g式中：T s 为码元持续时间；g(t)为持续时间为T s 的基带脉冲波形。
为简便起见，通常假设g(t)是高度为1、宽度等于T s 的矩形脉冲；a n 是第n 个符号的电平取值。
若概率为p 时a n =1，概率为（1-p ）时a n =0，则二进制振幅键控信号时间波型如图1 所示。
由图1 可以看出，2ASK 信号的时间波形)(2t e ASK 随二进制基带信号s(t)通断变化，所以又称为通断键控信号（OOK 信号）。
二进制振幅键控信号的产生方法如图2 所示，图(a)是采用模拟相乘的方法实现， 图(b)是采用数字键控的方法实现。
通信原理中的功能电路
通信原理中的功能电路
通信原理中的功能电路是指在通信系统中，为了实现特定功能而设计的电路。
这些功能电路包括以下几种：
1. 收发电路：用于实现信号的发送和接收功能。
发送电路将输入信号转换为合适的信号格式并输出到传输介质中，接收电路则将传输介质上的信号进行解调和处理，并输出为原始信号。
2. 放大电路：用于增强信号的幅度，以弥补信号在传输过程中的损耗。
放大电路通常是由一个或多个放大器组成，可以根据需要来选择放大器的放大倍数和频率响应。
3. 滤波电路：用于滤除传输介质上的噪声和不需要的频率分量，以提高信号的质量。
滤波电路可以是低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等不同类型。
4. 调制电路：用于将原始信号调制到载波波形上，以便在传输过程中更好地抵抗干扰和衰减。
调制电路主要包括调幅、调频和调相等不同方式。
5. 解调电路：用于将调制信号从载波波形上解调下来，恢复为原始信号。
对于调幅信号，解调电路通常采用包络检波或同步检波等方式；对于调频和调相信号，解调电路则需要采用相应的解调技术。
在实际的通信系统中，通常会根据不同的需求设计相应的功能电路，并将它们组合在一起，以实现完整的通信功能。
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RS-232C电平→TTL电平：MC1489
新型的RS-232C电平转换电路芯片。例如：美国 MAXIM公司生产的MAX RS-232C收发器芯片系列 十分丰富。
MAX220, MAX222, MAX223, MAX225, MAX230, MAX231, MAX232, MAX232A, MAX233, MAX233A, MAX234, MAX235, MAX236, MAX237, MAX238, MAX239, MAX240 ，MAX241, MAX242, MAX243, MAX244, MAX245, MAX246, MAX247, MAX248, MAX249
(1) 采用负逻辑：＋5V～＋15V——逻辑0 －5V～－15V——逻辑1
＋15V ＋5V
－5V －15V
“0”
转换区
“1”
“0”
转换区
2V噪声容限 “1”
＋15V
＋3V －3V
－15V
(2) 目的： 补偿传输线上的损耗 抗噪声干扰
(3)RS-232C电平与TTL电平之间的转换 ▪ TTL电平： – +5V：1 – 0V： 0 ▪ RS-232电平： – -15V～-5V： 1 – +5V～+15V：0
B 接收器
发送器
通信线路工作方式示意图
➢数据传输率
▪ 每秒传输的二进制位数，单位为bps（bit per second ）也称比特率。
▪ 波特率―――每秒传输的“符号”（也称离散状 态）的个数。
【例如，每秒传送1个符号，则波特率为1波特】
➢数据传输率
▪ 在计算机中，一个“符号”的含义为高、低两种 电平，分别代表逻辑值“1”和“0”，所以每个 符号的信息量为1比特，此时波特率与比特率刚好 一致。
▪ 调制技术 FSK Frequency Shift Keying， PSK Phase Shift Keying PAM Pulse Amplitude Modulation
ADSL——Asymmetric Digital Subscriber Line
非对称数字用户线路，被欧美等发达国家誉为 “现代信息高速公路上的快车”，因具有下行 速率高、频带宽、性能优等特点而深受广大用 户的喜爱，成为继Modem之后的一种全新更快 捷、更高效的接入方式。
(2) 零调制解调器（Null Modem）
1）简单方式 2）正规方式 采用交叉(2-3,20-6)反馈(4-5)方式进行连接
▪全双向标准电缆连接
计算机与Modem相连
机壳地 1
发送数据 2
接收数据
3
终4
请求发送 本
允许发送 5
地
Modem就绪 端6
信号地 7
电话线
8 载波检测 终端就绪
20 呼叫指示
➢串行通信的特点
▪ 数据在单条1位宽的传输线上按时间先后一位一位 地传送；节省传输线（优点）；数据传输率较低（缺 点）。
▪ 主要适用于长距离、低速率的通信中。
➢通信线路工作方式
单工方式（Simplex）：单行线（one way road）
计算机在进行数据的发送和接收时，线上的数据流动 只有一个方向。
• 如暂无数据发送，用同步字符填充
• 传输速率高，适用于设备间工作速度比较接近 的场合。
同步通信信息格式
同步字符（SYN1) 同步字符（SYN2) 数据（DATA)
➢差错校验
校验：串行通信重要环节，衡量通信系统的 指标
• 奇偶校验（Parity Check ）
• CRC校验（Cyclic Redundancy Check ）
引脚
1 7 2
3
14
16
15 17 24 4 5 6
20
8
22 21 23 19 13 12
9 10 11 18 25
说明
在无数据信息传输或收/发信息间隔期， RXD/TXD电平为1。辅助信道传输速率较主信道 低。其余同
指示被传输的每个bit信息的中心位置
DTE发给DCE DCE发给DTE DCE发给DTE DTE发给DCE DTE收到满足标准的信号时置位 由DCE收到振铃时置位 由DCE根据数据信息是否有错而置位/复位 指定两种传输速率中的一种
2.3串行通信接口标准
在异步传输方式中，CPU与外部设备的通信必须 遵循两项规定：
（1）对字符格式的规定：字符格式是指字符的编码 形式及其规定。例如：规定每个串行字符由4个部分 组成：起始位、数据位、奇偶校验位以及停止位。
（2）对波特率（Baud Rate）的规定：波特率是 指每秒传输字符的位数。国际上规定了标准波特率 系列，最常用的标准波特率是：110波特、300波 特、600波特、1200波特、l800波特、2400波持、 4800波特、9600波特和19200波特。
异步通信方式传输数据格式：
停止位 或空闲 位
第n个字符 低位
高位
第n+1个字符 空闲位
1… 1
0
1/0 11…1 0 1/0
起始位
5-8位数据 位
奇偶校验 1、1 1 或2位停止位 2
▪同步通信方式 同步通信规程:
• 发送器和接收器使用同一时钟源来同步
• 用二进制序列（同步字符）来表示开始发送有 效数据
暂停数据发送——接收端向发送端发送一 个13H
恢复数据发送——接收端向发送端发送一 个11H
4.机械接口特性
DB－9连接器
DB－25连接器
5
13
9
25
14
6 1
1
▪ 直接连接的最长距离为15米（50英尺） 超过15米需连MODEM
▪ 最高传输速率为20Kbps
5.通信系统结构
(1)全双向标准电缆
RS-232C的接口信号有：数据信号、控制信号和信 号地等，通常使用9芯扁平插头座来连接串行通信 线路。
工业上普遍使用RS-485串行接口标准, 因采用平 衡差分信号线, 故其数据传送率较RS-232C高, 传送距离也长。
单片机有串行口UART, 可以RS-232或 RS-485标 准传输数据。
2.2 串行通信的基本概念
1.数据传送格式
标识
停止位(1/1.5/2)
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 ╳
起始位
数据
校验位
RS232C总线上传输的异步通信典型数据格式
标志位：标识位。一个字符在开始传输前，输出线必 须在逻辑上处于“1”状态。
标识位 起始位 数据位 校验位 停止位
2.电气信号特性（信号电平的规定）
通信接口是各台仪表之间或仪表与PC机之间 进行信息交换和传输的联络装置。
1 概述
通信接口主要有以下类型：
串行通信接口 并行通信接口 USB接口（通用串行总线） 现场总线接口 以太网接口 电力网络 蓝牙技术：无线通信网络
2 串行总线通信
2.1 串行总线介绍 2.2 串行通信的基本概念 2.3 串行通信接口标准 2.4 典型的串行通信接口器件 2.5 串行多机通信
2 串行总线通信
2.1 串行总线介绍
传统的通信接口包括并行和串行通信接口， 控制系统普遍使用串行通信方法。串行通信接口 标准有RS-232C、RS-422、RS-485等。
2.1 串行总线介绍
RS-232C以位串型方式传输数据，1位起始位、 5~8 位ASCII码数据及1~2位停止位，逻辑1的电 平是-15 ~ -5V，逻辑0的电平+5 ~ +15V。
3.接口信号
▪ 标准最初制定时采用25根线
▪ 25个功能引脚仅定义了20个，20个信号分成两 个信道组——主信道组（第一信道）和辅信道 组（第二信道，较少使用）
分类 地线
数据信 号线
定时 信号
线
控 制 线
备 用 线
符号
TXD RXD TXD RXD
RTS CTS DSR DTR DCD
RTS CTS RCD
名称
机架保护地（屏蔽地） 信号地（公共地） 数据发送线
数据接收线
辅助信道数据发送线
辅助信道数据接收线
DCE发送信号定时 DCE接收信号定时 DTE发送信号定时 请求发送 允许发送 DCE装置就绪 DTE装置就绪 接收信号（载波）检测
振铃指示 信号质量检测 数据信号速率选择 辅助信道请求发送 辅助信道允许发送 辅助信道接收检测
右图描述了计算机向设备传 输数据时的硬件流量控制。
PCMCIA
计算机
RS-232
设备
56K
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DSR下降 CTS下降
设备缓冲区快满
计算机暂停发送数据
DSR升高 CTS升高
设备持续处数据 设备缓冲区已降
计算机再向设备发送数据
软件握手（软件方法控制流量） XON/XOFF协议：
未定义，保留供DCE装置测试使用
DB-9 and DB-25 RS-232 Pin Designations
Signal DCD RxD TxD DTR GND DSR RTS CTS RI
DB-9 1 2 3 4 5 6 7 8 9
DB-25 8 3 2 20 7 6 4 5 22
硬件握手使用DSR、CTS、 DTR和RTS四条硬件线路。 其中DTR和RTS指的是计算 机上的RS-232端；而DSR和 CTS则是指带有RS-232接口 的智能设备。通过四条线的 交互作用，计算机主控端与 被控的设备端可以进行数据 的交流，可以通过这四条握 手线的高低电位的变化来控 制数据是继续发送还是暂停 发送。
这种方式下的通信更加可靠，但所用连线较多。 以上三种连接方式又称为Null Modem 连接方式。