与modem通信（转）

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MODEM是用户接入互联网的重要设备。虽然网络干线上已经普及宽带光纤传输，但是在拥有庞大用户群的最后一公里路段上，目前最现实的接入方式还是铜线连接(电话线，双绞线、电缆)。另外，随着无线技术的发展，采用无线接入的固定/移动用户也越来越多。不论是铜线连接还是无线接入，都要采用调制解调器，以便使数据信号能够在信道内传输。
    MODEM的对外接口是串口，这个串行I/O口用于传输控制信号、状态信号、数据、AT指令及其响应。虽然MODEM种类繁多(56K猫/GPRS/CDMA等)，但对外都表现为一个标准的串口，只要将这个串口了解清楚，那么就可以将所有的MODEM一网打尽。
   
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    * (1) UART  *
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    一般地，我们把这个串口叫作UART(Universal Asynchronous Receiver and Transmitter 通用异步收发器)。
    其中，RT是接收和发送的英文缩写，能收能发又是串口，说白了就是串行I/O口的意思。
    A表示异步模式。这种模式的优点是适应性强，对时钟精度要求低(成本低)。每次发送字节数据前都首先发送一个开始位同步时钟相位，抖动误差不会在整个通信过程中累积，只影响单个字节的传输单元。
    U的意思是通用。为什么一定要冠以“通用”二字，这个定语到底想强调什么呢？
    话说很早以前，还没有出现计算机的时候，就已经出现了串口设备。例如：MODEM、电传打字机、工控设备、数传机等等。为了方便设备互连，EIA制定了RS232标准化规范，采用DB25接口连接DTE(Data Terminal Equipment数据终端设备)和DCE(Data Communications Equipment数据通信设备)。后来，出现了个人计算机(PC机)，这些已有的设备毫无疑问地成了最初的外设，为了将其接入主机，制造商们自然地选择了标准的RS232串口。在这个标准中，DB25接口支持同步和异步两种工作模式，采用D型接插件，防止插反。这种设计兼容性好，使用方便，但是制造商们并不买帐，他们更倾向于进一步减少接插件的大小和成本。通过删除DB25中未使用的引脚和支持同步模式的引脚，将DB25改造成只有9根线，只支持异步模式，体积更小，成本更低的DB9。最初的状况比较混乱，因为DB9只给出了信号范围，但没有指出引脚和信号的对应关系，而且DB9也不是RS232规范所定义的接口标准，因此各个制造商只能自行定义对应关系。后来，IBM制造的PC机成了行业标准，DB9的对应关系就逐渐统一到了IBM的定义上，现如今使用的DB9就是遵守的IBM的定义。随着时代的发展，计算机越来越普及，外设的种类也越来越多，有些非RS232的串行设备需要接入主机，这就要求主机提供更多的I/O口。如果为每一种新出现的设备都提供一个I/O，显然是不现实的，因为主机后面板位置有限，不可能容纳太多的接口。幸运的是，外部I/O口大体上主要分为两类：并口和串口。如果复用已有的RS232串口接入非RS232的设备，那么就可以用有限的接口，接入大量的设备。一个有趣的现象是，早期的操作系统DOS和ROM BIOS提供的通信例程只支持RS232串口标准，即使是实现简单的字节收发这种非RS232应用，竟然也要先检测DSR、DCD、CTS等信号是否有效，如果不满足条件，将不会发送数据到TXD上。解决这个问题的方法有两种：1、旁路系统提供的API函数，自己直接操纵硬件实现非RS232的操作；2、短接接头里某些RS232控制信号线，使系统通信例程误以为是RS232设备，使非RS232的设备满足RS232规范的子集要求。
    现在，PC机上的串口既支持RS232应用又支持非RS232应用，通用串口指的就是这个意思。RS232规范对速度和距离都有约束，在码元畸变小于4%的条件下，传输距离上限是15米；速率上限是19200。目前，在PC机上的串口都突破了RS232标准的限制，速度可以达到115200甚至更高。软件上，已经可以选项配置是否支持硬件流控，是否检查DSR、DCD、RI等输入信号。可以说，现在的PC串口，来源于RS232，但又不拘泥于它的限制，越来越向通用目的的串口方向发展。UART到此可以总结为：用于通用目的的异步串行I/O口。
    综上，可以看出计算机串口发展的大致历程：
    (个人计算机)史前出现原始的串口设备 --> EIA制定RS232统一标准，DB25出现 --> 个人计算机诞生，为引入串口，DB9出现，软硬件仍然遵循RS232标准 --> 为引入新的非RS232串口，将原来的RS232口改造成通用目的的UART，软硬件可以不遵循RS232规范。
   
    PC机串口拥有多个名字：串口、RS232口、COM口(通信口)、异步口、UART等，他们是不同历史时期的产物，一直沿用至今，让现在的人们感觉有些莫名其妙。最开始PC机接入的串行外设是RS232设备，就叫RS232口。这个设备主要是通信用的MODEM，PC上就称为COM口。现在连非RS232设备也接了进来，就叫UART吧。不过新名字没有老名字有名，有些人的习惯改不过来，再说计算机发展太快，老名字还没消失，新名字就出现了，而且各有各的拥趸，约定俗成，那就这么乱着叫吧。
   
    就在UART准备一统江湖的时候，制造商们再一次不满于它的速度、灵活性(软件可配置)和体积，推出了
USB
串口和1394串口。现在越来越多的笔记本电脑上已经取消了UART串口，因此有不少网友发出“没有串口，吾谁与归”的慨叹，历史前进的脚步无法阻挡，古今多少事，都付笑谈中，
USB
取代UART是后话，暂且不表。
   
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    * (2) DB9引脚定义和表示 *
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    DB9遵循IBM定义，所有输入输出方向都是站在DTE角度说的。
    1--载波检测DCD    2--接收数据RXD    3--发送数据TXD    4--数据终端就绪DTR    5--信号地GND
    6--数据设备就绪DSR    7--请求发送RTS    8--清除发送CTS    9--振铃指示RI
   
    在TXD和RXD上:(一般，驱动器件都是反相器，用负表示"1"，用正表示"0"，采用负逻辑，完全可以理解。)
                    逻辑0(SPACE 空号) = +3V～+15V
                    逻辑1(MARK 传号)  = -3V～-15V
                    
    在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制线上:
                    信号有效（接通，ON状态，正电压，高电平）= +3V～+15V
                    信号无效（断开，OFF状态，负电压，低电平) = -3V～-15V
    -3V到+3V之间的电平无意义，称为死区，不应该处于这个电压范围。+3V以上，-3V以下的一段区间属于过渡区，尽量不要使电平落入此区间，以便使判断更可靠，最好在+12V以上，-12V以下。一般的驱动器件为+-12V电压。工程上，电压不可能如此理想，判断需要在一定范围内进行，有些半导体器件也不容易升压到+-15V，同时，大摆幅电路速度也高不了。
   
    以上说的是RS232电平，在未经驱动的芯片引脚上是TTL电平：
                    信号有效  二进制0  = 0-0.3V
                    信号无效  二进制1  = 3.3V/5V
                    如果不经RS232驱动芯片，直接把MCU和Modem模块(TTL电平)连接，需要注意电平兼容。
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    * (3) DB9引脚信号详细说明  *
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    注意：硬件只提供机制而不提供策略，RS232的规范由软件实现，硬件只是提供标准的硬件信号线。例如：载波检测由软件完成，硬件只提供DCD引脚信号。硬件流控并不是说将RTS和CTS接到相应引脚位置上，硬件就可以自动实现流量控制，硬件流控是靠软件实现的，之所以强调“硬件”二字，只是因为硬件为软件提供了指示信号的硬件通路，而软件流控没有使用硬件指示信号罢了。
    RS232规定的是DTE和DCE设备间连接，而现在大多数设备已经内嵌了CPU，可以主动发送数据，因此成了DTE设备，DTE和DTE的连接RS232里没有规定，需要使用交叉线。
    有兴趣的读者可以尝试着分别剪断9根线，看看会有什么现象发生。看看拨号软件将弹出什么样的错误信息。
   
    TXD(Transmitted Data发送数据),RXD(Received Data接收数据)------数据传输物理通道，DTE和DCE设备此引脚一一对应连接即可，两个DTE设备需要交叉连接。所谓收发全是站在DTE角度说的。可以在这两个引脚对应的芯片引脚上连接LED指示灯，在数据收发时会有闪烁指示。这两个信号连接芯片内部的并/串和串/并电路，先处理低位，硬件上不受其他硬件控制信号的影响。
   
    GND(Ground地)----------地参考点。RS232是非平衡接法，不是差分的，所以抗噪性能不好，收发信号需要高电压+15V/-15V，摆幅大，速率低。此地使两端电位参考点一致，避免了地回路。
   
    DCD(Data Carrier Detect数据载波检测)----------当话音通路建立后，两端Modem各自发送单频载波，以便各自的对端实时检测链路通断。只要检测到载波信号，DCD就有效。此信号无效时用于触发no carrier事件，提供向上层传递lower down消息的机制，使PPP复位，并根据策略决定是否断线重拨。在PPP收发数据时应实时监测DCD信号，只有当DCD有效时才能进行收发操作。
   
    DTR(Data Terminal Ready数据终端准备好),DSR(Data Set Ready数据设备准备好)----------虽然通过RXD和TXD就可以收发数据，但是在发送数据前还是应该先确定对方是否准备好，以避免不必要的数据丢失。DTR和DSR引脚用于主硬件流控。DTR有效表示DTE设备可以接收数据，DSR有效表示DCE设备可以接收数据。DTE向DCE发送数据前要检测DSR信号，如果无效将不会发送，同样，DCE向DTE发送数据前也要先检测DTR是否有效。这是RS232规范的要求。
    MODEM并没有使用DTR和DSR实现通常意义上的硬件流控。DTR在整个通信期间保持有效，DSR在MODEM上电后立即有效/在发出载波后有效(这取决于程序对DSR的理解，是把它简单地看成电源开关指示还是看成拨号后的指示)并在整个通信过程中一直保持有效。DTR或DSR在任何时间点无效，都将终止通信过程。有人可能奇怪RS232标准里明明使用这两个信号用于主硬件流控，为什么MODEM却这样安排时序呢？原来MODEM根本就没有按照RS232的规范将DTR和DSR用于硬件流控，它只使用这两个信号指示DTE和DCE已经上电，可以开始工作。当然这在某种意义上也算是流控，但它确实不是RS232所指的那种，MODEM是通过RTS和CTS实现的硬件流控。
    DTR和DSR的这种使用方法最初是由贺氏Hayes公司在Smart Modem里最先采用的，后来贺氏Hayes MODEM成为行业事实上的标准，其他公司参照贺氏设计的时序生产与其兼容的MODEM，甚至连AT指令都一样(大家一起抄他呗)。因此，现在的MODEM都不遵守RS232在这两个引脚上定义的用法了。
    Data Terminal和Data Set是两个过时的名字，这两个术语已经被废弃了(谁还记得数据终端和数传机啊，早就成古董了，兴许在博物馆还能见到实物)。RS232-D版本中起用DTE ready和DCE ready两个新名字。虽然新名字表达的意思清楚多了，但可以肯定的说，旧名字仍将继续使用。
    RTS(Request To Send请求发送),CTS(Clear To Send清除发送)------------半双工时，用于收发模式切换。属于辅助流控信号。半双工的意思是说，发的时候不收，收的时候不发。那么怎么区分收发呢？缺省时是DCE向DTE发送数据，当DTE决定向DCE发数据时，先有效RTS，表示DTE希望向DCE发送，一般DCE不能马上转换收发状态，DTE就通过监测CTS是否有效来判断可否发送，这样避免了DTE在DCE未准备好时发送所导致的数据丢失。
    全双工时，这两个信号一直有效即可。
    以上所述是RS232标准的定义，然而在MODEM中，完全没有遵守这个规范，而是将其用于硬件流控。很多人根据RTS和CTS的字面意思理解他们的用法往往百思不得其解，再加上半双工/全双工，就更加云里雾里了。RTS和CTS在MODEM中的用法与他们字面的含义没有任何关系，他们已经由贺氏公司重新定义了用法。以下是网友dengm给出的程序，详细说明了RTS和CTS在MODEM里的用法。RTS用于指示本端是否可以接收数据，CTS指示对端是否可以接收数据。
   
    www.21ic.com
    dengm 发表于 2005-1-14 07:52 侃
单片机
    PC端处理:
    本端发送
          当 发现（不一定及时发现） CTS (-3V to -15V)无效时，停止发送,
          当 发现（不一定及时发现） CTS (3V to 15V)有效时，恢复发送；
    本端接收
          0N 时，给 RTS 无效信号（-3v to -15v);
   
    MODEM端处理：
          同上，但RTS与CTS交换
    图1表示DTE向DCE发送数据时的流控过程。DTE和DCE一般都会有一定容量的FIFO(先入先出)缓冲区，例如16字节。DTE以设定的波特率(如115200)向DCE发送数据，当DCE的FIFO缓冲区快满时，DCE使CTS无效，DTE软件检测到此信号后停止发送。同时DCE继续向电话线上发送数据，一旦发出，DCE的FIFO就变成不满，CTS恢复有效，允许DTE继续写入。串口波特率只是接口速率，不是Modem的实际传输速率，一般发送都快于接收，为避免溢出丢失数据，均需要接收端控制发送端发送速度，即流控。
    DCE向DTE发送数据用RTS进行流控，过程与上面讲的类似。
    流控在通信里的作用非常重要，它能使发送和接收保持均衡，避免数据因为收发速率不匹配而丢失。例如：在TCP协议里，当数据丢失时，总是假定丢包是由于网络拥塞引起的，此时采用拥塞避免算法，超时时间加倍，拥塞窗减半，尽管此时信道正常，有数据可以发，但因为拥塞窗减小导致不能发送，而且超时等待时间加倍，TCP的性能将急剧下降，测试报告不会好看。信道上因为误码引起的丢包和网络上因为拥塞造成的丢包都是不可控的，而收发速率不匹配造成的数据丢失完全可以通过流控避免，因此，在接收速率小于/等于发送速率的地方都要使用流控。硬件流控不能跨越设备，软件流控可以实现端到端控制。
    注意：MODEM是否配置硬件流控可以通过AT指令动态修改。在不支持硬件流控时，这两个信号在数据传输状态一直有效。此时可以无流控，或者通过ON(0x11)/XOFF(0x13)软件流控。
   
    RI(Ring Indicator振铃指示)------------这个引脚用于指示是否有90V铃流信号输入。如果检测到振铃信号，MODEM将周期改变RI引脚电平，变化频率与振铃频率无关，DTE设备检测RI上的电平变化，并计数，一旦符合规定次数，就发出DTR信号，指示DCE摘机应答。以前的“笨猫”没有CPU，所以需要DTE帮助判断是否有拨入，现在的“聪明猫”(Hayes Smartmodem)有CPU，完全可以自动应答，我看，这个信号以后就可以省掉了，毕竟RS232是很早以前的标准，已经过时了，不必拘泥于原来的规范。
     DTE           DCE        AB                     HJD04D大型程控电话交换机
  ---------     ----------  电话线   ---------  ST-BUS ------------- ST-BUS ------------   E1
  |FIFO缓冲|---->|FIFO缓冲|--------->| SLIC板 ||DSN交换网络||DTP数字中继|经汇接局到另一端局的相应电路
  ---------     ----------           ---------         -------------        ------------               (左图逆序)
       RTS-->
答 4:
谢谢我现在的设备已经预留了232接口，设备要求只要发生报警后拨通电话放声音即可，唉，要是不行又要改电路了
答 5:
那用串口加io口行不行微控制器拨号上网的实现  
文章作者：黄承安 张 跃
http://www.xunpeng.com/design%5Cdial.asp
1 硬件连接与底层驱动
微控制器拨号上网解决方案中的硬件连接非常简单，只需使用微控制器的标准串行口和I/O总线与MODEM相连。为了使程序更为简化，在硬件设计中可以不使用MODEM的硬件握手信号。最终只需四根连接线来控制MODEM（如图1所示）：串口发送（TXD）、串口接收（RXD）、载波检测CD（Carrier Detect）和终端准备DTR（Data Aerminal Ready）信号。CD信号可以检测MODEM是处于数据传送状态还是AT命令传送状态。DRT信号用来通知MODEM传送工作已经结束。微控制器的串行口和I/O口不能直接与标准MODEM相连，需要使用电压转换芯片，如MAX232等，转换为RS232标准。
答 6:
行
答 7:
modem我用三线(TDX,RDX,GND)可上网
答 8:
是接外猫吗楼上的大哥，请问，是用
单片机
接外猫上网吗？

本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u1/51591/showart_437302.html