Studiul tehnicilor de transmisiune serială [632160]

Studiul tehnicilor de transmisiune serială

1. Obiectivul lucrării

Lucrarea de față își propune simularea tehnicilor de transmisiune serială,
sincronă și asincronă, precum și studiul parametrilor acesteia, al metodelor de codare,
modulație și compresie a datelor transmise.

2. Introducere teoretică

Transmisiunea serială este o metodă populară de a transmite informație între
un calculator și un dispozitiv periferic (un instrument programabil) sau către alt
calculator. Biții se transmit pe rând pe o singur ă linie de comunicație. Acest tip de
transmisiune este folosit atunci când ratele de transfer pot să nu fie ridicate sau când
transferul se face pe distante lungi.
Comunicația serială s -a impus datorită faptului că cele mai multe calculatoare
au un port se rial pe care pot comunica, astfel încât nu este nevoie de niciun alt
dispozitiv hardware (altul decât un cablu) pentru a conecta un periferic la calculator.

2.1. Transmisiunea sincronă

Termenul de sincron este folosit pentru a descrie o transmisiune cont inuă de
blocuri de date. Aceste tipuri de conexiuni sunt folosite atunci când cantități mari de
date trebuie transferate foarte rapid de la o locație la alta. Viteza crescută a
transmisiunii sincrone rezultă din transferul blocurilor mari de date în loc de transferul
acestor date caracter cu caracter. Există două moduri de transmisiune serială sincronă:
 cu caractere de sincronizare , caz în care caracterul ASCII syn este transmis
de două ori înainte de a începe transferului unui bloc de date;
 cu semnal de si ncronizare , caz în care este necesar un fir în plus pentru
transmiterea semnalului de sincronizare.
În cazul transmisiunii sincrone cu caractere de sincronizare (vezi figura 1) se
transmit coduri speciale la început (de la dispozitivul care transmite către cel care
recepționează) pentru a stabili sincronizarea, după care informația este transmisă într -un
flux continuu. Blocurile de date sunt grupate și separate după intervale fixe. Acestea sunt
în plus precedate de caractere speciale denumite syn sau synchr onous idle characters .

Fig. 1. Transmisiunea sincronă cu caractere de sincronizare.

După ce caracterele syn sunt recepționate de dispozitivul către care se face
transmisiunea, ele sunt decodate și folosite pentru sincronizarea transmisiunii. Abia
după ce dispozitivele sunt corect sincronizate transmisiunea de date poate începe.
Transmisiunea sincronă cu semnal de sincronizare (vezi figura 2) presupune că
atât expeditorul c ât și destinatarul mesajelor împart același ceas de sincronizare sau că
expedito rul pune la dispoziție un semnal de sincronizare pentru ca destinatarul să știe
când să „citească” următorul bit de date.

Studiul tehnicilor de transmisiune serială
93

Fig. 2. Transmisiunea sincronă cu semnal de sincronizare.

Sincronizarea perfectă între dispozitivul transmițător și cel receptor ( și faptul
că receptorul știe întotdeauna ce primește, caractere de sincronizare sau informație)
face ca ratele de transfer să fie foarte mari. De asemenea, receptorul poate sesiza orice
abatere pe care ar putea să o sufere transmițătorul în ceea ce priveșt e semnalul de
sincronizare, cauzată de exemplu de variația temperaturii.

2.2. Transmisiunea asincronă

În transmisiunea asincronă serială, biții individuali care compun octetul sunt
transmiși unul după altul pe o singură linie (vezi figura 3). În acest co ntext, asincron
înseamnă că informația de sincronizare nu este inclusă în transmisiune, așa că sunt
necesare resincronizări frecvente folosind biți de start și stop. Un format de date pe 8
biți, fără bit de paritate și un bit de stop, necesită de exemplu 2 0% din timpul
transmisiunii pentru resincronizare. În cazul transmisiunii sincrone, relația dintre
timpul în care se transmite informația și timpul necesar pentru resincronizare este
mult mai favorabilă, dat fiind faptul că aici informația de sincronizare se trimite pe
propria ei linie sau împreună cu informația utilă.

Fig. 3. Transmisiunea asincronă

Transmisiunea unui octet începe întotdeauna cu un bit de start, care este
transmis ca 0 logic (0L). Următorii biți (de la 2 până la 9) sunt transmiși în s ecvență
unul după altul, începându -se de la LSB ( Least Significant Bit ). Un bit de paritate
poate urma după ultimul bit de date și folosește la detectarea erorilor de transmisiune
(vezi figura 4). Bitul de paritate este par pentru un număr de biți 1 par și impar pentru
un număr de biți 1 impar. Sfârșitul caracterului poate fi compus din unul sau
maximum doi biți de stop.
Standardul RS -232 folosește doua stări de tensiune denumite Mark și Space .
În această schemă de codare cu numai două stări rata de baud e ste identică cu numărul
maxim de biți de informație plus biții de control transmiși pe secundă.

Arhitectura sistemelor de calcu l – lucrări practice
94

Fig. 4. Adăugarea informației de sincronizare și de paritate la transmisiunea asincronă.

Mark este voltajul negativ, iar Space este voltajul pozitiv. Semnal ele mai mari
de 3 V semnifică transmiterea unui bit de 0, în timp ce semnalele mai mici de –3 V
semnifică transmiterea unui bit de 1. Semnalul „baleiază” între +12 V și –12 V, „zona
moartă” dintre +3 V și –3 V având rolul de a absorbi zgomotul liniei.
Biții sunt transmiși în logică inversată: adică 1 pentru voltaj negativ și 0 pentru
voltaj pozitiv, și în ordine inversă. Ordinea de transmisiune este de la LSB ( Least
Significant Bit ) către MSB ( Most Significant Bit ). Pentru a interpreta biții de date
dintr -un cadru, aceștia trebuie citiți de la dreapta la stânga și trebuie considerat 1
pentru voltaj negativ și 0 pentru voltaj pozitiv.
Porturile seriale se bazează pe un controler special, denumit UART ( Universal
Asynchronous Receiver/Transmitter ), pentru a efe ctua transmisiunea. UART -ul preia
informația în format paralel de la procesor și o serializează cu scopul de a o transmite
pe portul serial. UART -ul este un dispozitiv folosit pentru a purta cea mai mare parte
a protocolului transmisiunii seriale.

2.3. Pa rametrii transmisiunii seriale

Parametrii folosiți pe durata unei comunicații seriale (RS -232) includ
următoarele valori: bits-per-character (bpc, biți per caracter), bits-per-second (bps, biți
per secundă), baud rate (rata de baud), informație de paritat e, biți de start, stop și Mark .
Biții pe secundă reprezintă numărul de biți de informație (0 sau 1) care sunt
transmiși într -o secundă pe linia de comunicație.
Viteza maximă de transmisiune . Cunoscând structura unui cadru și
semnificația ratei de baud așa cum rezultă ea din comunicația serială, se poate calcula
rata maximă de transfer, în caractere pe secundă, pentru o conexiune dată. Această
rată nu este altceva decât rata de baud împărțită la numărul de biți pe cadru. Dacă
transmisia se face cu 9.600 baud se obțin 9.600/11 = 872 caractere pe secundă.
Aceasta este rata maximă de transfer și este posibil ca unul din dispozitive sau linia de
comunicație să nu fie în stare să atingă această rată.
Un bit de start semnalează începutul fiecărui cadru al unui cara cter. Bitul de
start are mereu valoarea 0 ( Space ), făcând de fapt o tranziție de la semnalul negativ
(Mark ) la cel pozitiv ( Space ) la începutul fiecărui octet. Durata sa în secunde este
reciprocă ratei de baud. Dacă de exemplu dispozitivul transmite la o r ată de 9.600 de
baud, durata bitului de start și fiecare bit următor va fi de aproximativ 0,104 ms.
Astfel, întregul cadru de 11 biți va fi transmis în aproximativ 1,146 ms. Când linia
este în repaus transmite semnale Mark , adică transmite valori de 1 cont inuu.
Biții per caracter (bpc) indică numărul de biți utilizați pentru a reprezenta un
singur caracter. Acest număr nu conține și informația de sincronizare și paritate.
Atunci când se folosește cuvântul de 7 biți, se pot transmite numai primele 128 de

Studiul tehnicilor de transmisiune serială
95
caractere (0 –127) ale setului de caractere ASCII. Fiecare dintre aceste caractere este
reprezentat prin 7 biți. Setarea cu 8 biți pe caracter este folosită pentru a transmite
setul extins de caractere ASCII (128 –255). Fiecare dintre aceste caractere poate fi
reprezentat folosindu -se 8 biți.
Un bit de paritate opțional urmează biții de date în cadru. Bitul de paritate,
dacă este prezent, urmează de asemenea logica inversă: 1 pentru voltaje negative și 0
pentru voltaje pozitive. Acest bit a fost inclus ca o meto dă de detecție a erorilor. Se
specifică la început dacă paritatea este pară sau impară. Bitul de paritate poate avea
una dintre specificațiile următoare:
 None : specifică faptul că sistemul local nu trebuie să creeze un bit de
paritate pentru fiecare caract er transmis. Indică, de asemenea, faptul că
sistemul receptor nu verifică paritatea dacă ea nu a fost setată de sistemul
care a transmis informația.
 Even (par): specifică faptul ca numărul total de biți de 1 dintr -un singur
caracter împreună cu bitul de pa ritate trebuie să fie un număr par. Acesta
înseamnă că dacă numărul biților de 1 din cuvânt este impar valoarea
bitului de paritate va fi 1. Altfel, dacă numărul biților de 1 este deja par el
va lua valoarea 0.
Exemplu. Dacă se dorește transmiterea literei a – 1100001 în binar – va
produce adăugarea după biții corespunzători lui a un 1, adică 1100001 1, unde ultima
cifră scrisă cu bold este informația de paritate. Similar, la transmiterea lui A –
1000001 în binar – bitul de paritate va fi 0, astfel păstrând numărul total al biților de 1
ca fiind par, adică 1000001 0.
 Odd (impar): funcționează similar variantei pare, cu excepția că numărul
total de 1 împreună cu bitul de paritate trebuie să fie impar.
 Bit filling (umplere cu biți): specifică faptul că bitul de paritate va fi
întotdeauna 0. Termenul se explică prin faptul că această metodă se
folosește în transmisiunile de cuvinte de 7 biți către un dispozitiv care
acceptă numai cuvinte de 8 biți (cei 7 biți + bitul de Space ).
Ultima parte a cadrului constă din bitul sau biții de stop . Pot exista 1 sau 2
biți de stop. Acești biți sunt întotdeauna reprezentați de o tensiune negativă. Dacă nu
se mai transmit alte caractere, linia rămâne cu acest semnal: condiția de Mark .
Transmisia următorului caracter, dacă acesta există, începe cu un bit de start pozitiv
(Space ). Bitul de stop este forțat să fie un bit Idle, pentru a câștiga timp în procesarea
informației primite.

2.4. Compresia MNP5

Algoritmul Run-Length -Coding (RLC) este un algoritm simplu de compresie
a datelo r în care șiruri ( runs) de informații cu aceeași valoare (consecutive) sunt
codate prin valoarea respectivă (care se repetă) și un numărător care indică de câte ori
s-a repetat valoarea respectivă.
Exemplu. Șirul de caractere: aaaaaaaaaaaxeeeeeeeommmmmmmmm mm
poate fi codat astfel: 11 ax7eo11m. Se folosesc deci numai 10 caractere în loc de 31.
Compresia RLC se utilizează în compresia de imagini, în special la compresia
faxurilor, care sunt imagini alb -negru, fiind foarte eficientă în acest caz. Nu este foarte
eficientă în cazul compresiei de imagini în tonuri continue (fotografiile). Este o
compresie fără pierderi, iar versiunile mai avansate codează similar (numărător +
informație) grupuri de caractere repetitive.

Arhitectura sistemelor de calcu l – lucrări practice
96
Compresia MNP5 (Microcom Network Protocol 5) include două tipuri de
prelucrări efectuate în scopul realizării compresiei asupra fluxului datelor transmise.
Prima dintre acestea este o versiune a algoritmului RLC, în care șirurile de 3 sau
mai multe caractere repetitive sunt comprimate prin inserare a unui numărător după
fiecare al treilea caracter dintr -un șir și prin înlăturarea tuturor caracterelor care se
repetă de cel puțin trei ori la rând. Dacă șirul de caractere repetitive are lungimea 3,
numărătorul ia valoarea 0, după care valoarea lui va fi incrementată în funcție de
numărul repetărilor întâlnite(cu o unitate la fiecare repetare a caracterului care a avut
deja trei apariții în șirul considerat). Valoarea maximă pe care o poate lua numărătorul
este de 250. Rezultatului produs de algoritmul RL C, precum și altor caractere din fluxul
de date, i se aplică o a doua prelucrare, care constă dintr -o tehnică adaptivă de codare în
funcție de frecvența caracterelor. Această tehnică înlocuiește fiecare caracter de 8 biți
printr -o marcă de compresie. Marca folosită depinde de frecvența de apariție a caracterului
curent, astfel încât caracterele cele mai frecvente sunt înlocuite cu mărci scurte.
Se folosește o marcă alcătuită din două părți. Prima parte a mărcii, numită
antet ( header ), are 3 poziții și permi te definirea unei lungimi variabile până la 8 biți.
Cea de -a doua parte reprezintă corpul propriu -zis al mărcii de lungime variabilă,
lungime indicată de antetul mărcii.
Există trei excepții de la regula care spune că antetul mărcii indică lungimea
corpul ui acesteia. Două dintre mărci (primele) au antetul 000, cu toate că lungimea
corpului lor este 1 și ultima marcă, deși indică o lungime de 7 biți pentru corp (111),
are corpul format din 8 biți de 1.
La inițierea compresiei, frecvențele de apariție pentru toate cele 256 de
caractere ale setului ASCII sunt zero. Totuși, caracterul cu valoare zecimală 0 se
consideră cel mai frecvent, beneficiind de cea mai scurtă marcă. Caracterele cu valori
zecimale crescătoare sunt reprezentate prin mărci succesive, astfel încât caracterul
11111111 (valoare zecimală 255) se presupune a fi cel mai puțin frecvent.
La parcurgerea textului pentru compresie, fiecare caracter va fi înlocuit mai
întâi prin marca aferentă, după care frecvența lui de apariție va fi incrementată cu o
unitate. Dacă în felul acesta caracterul respectiv depășește în frecvență de apariție
caracterul cu cea mai scurtă marcă, atunci cele două caractere vor face schimb de
mărci. Procedura decurge similar pentru caracterele următoare, care în funcție de o
apariție mai frecventă vor primi mărci mai scurte. Procesul se repetă până când nu mai
este necesară nicio schimbare de mărci. În acest moment, corespondența dintre
caractere și mărci este corect adaptată frecvențelor relative de apariție ale caracterelor.
În anexă sunt prezentate mărcile folosite pentru compresia MNP5.
După cum s -a mai spus, șirurile cu 3 sau mai multe caractere repetitive sunt
înlocuite cu șiruri de 4 caractere codate RLC. Primele 3 caractere sunt cele care se
repetă, iar cel de -al patrulea este numărătorul de repetări. Cu toate că numărătorul și
caracterele repetitive se transformă în mărci, numărătorul nu se utilizează la creșterea
frecvenței de apariție a caracterului în cauză.
În procesul de compresie, caracterele se codează prin mărci a căror lungime
variază între 4 și 11 biți. Deoarece calculatoarele lucrează pe octeți, la un șir transmis
se va adăuga un număr de biți suplimentari pentru a ajunge la o lungime egală cu un
multiplu de 8. În acest scop, emițătorul inserează o marcă special ă în fluxul de date
după ultima marcă utilizată. Această marcă suplimentară are structura 11111111111,
după care se mai adaugă un număr de biți de 1 pentru „rotunjirea” numărului de
caractere la un multiplu de 8 biți.
Rata de compresie se calculează ca rap ortul între numărul biților folosiți inițial
pentru stocarea unui text și numărul biților la care s -a ajuns după codare.

Studiul tehnicilor de transmisiune serială
97
2.5. Tipuri de codări

Un semnal digital este un semnal discontinuu care își schimbă starea în pași
discreți. O formă populară de modul ație digitală este cea binară, adică cea în care
există două stări posibile între care semnalul alternează. Stările diferite de tensiune
sunt reprezentate prin voltaje diferite.
Non Return to Zero (NRZ) reprezintă un tip de codare în care biți de 0 și de 1
sunt codați fiecare cu niveluri diferite de tensiune (vezi figura 5). Durata de
transmitere a unui bit este mereu aceeași. Nivelul ridicat de tensiune reprezintă un 1,
în timp ce nivelul scăzut reprezintă un 0.
Există posibilitatea pierderii sincronizării pentru șiruri luni de 0 sau de 1.

Fig. 5. Codarea NRZ ( Non Return to Zero ).

Codarea Return to Zero (RZ) folosește doar jumătate din durata transmiterii
unui bit pentru a marca biții de 1 (vezi figura 6). După această perioadă egală cu
jumătatea trans miterii unui bit, semnalul „ se întoarce” la nivelul de 0.
Pierderi ale sincronizării pot apărea atunci când se transmit șiruri lungi de 0.

Fig. 6. Codarea RZ ( Return to Zero ).

Codarea Non Return to Zero Invert (NRZI) alocă o tranziție de un anumit
sens biților de 1 și lipsa tranziției în cazul biților de 0.
Pentru secvențe lungi de biți de 0, există riscul pierderii sincronizării.

2.6. Tipuri de modulații numerice

Modulația este procesul prin care se facilitează transferul informației de -a
lungul u nui mediu de transmisiune.

Arhitectura sistemelor de calcu l – lucrări practice
98

Fig. 7. Codarea NRZI ( Non Return to Zero Invert ).

Informația poate fi analogică (situație în care semnalul are o formă continuă,
adică poate lua orice valoare între un minim și un maxim al semnalului) sau digitală
(în care u n semnal numeric modulează o purtătoare continuă). Semnalul analogic
poate fi adus la o formă digitală prin discretizare și cuantizare. Semnalele transmise
wireless sunt semnale analogice, în timp ce semnalele transmise pe fir pot fi atât
analogice cât și digitale. Comunicațiile care se produc între dispozitivele legate la un
calculator și calculatorul însuși (inclusiv comunicațiile din interiorul unui calculator)
sunt digitale. Modulația digitală sau numerică poate fi considerată ca o conversie
analog -digitală a unui semnal.
Amplitude Shift Keying (ASK) este o formă de modulație care reprezintă
informația digitală ca variații în amplitudine ale unei purtătoare. Amplitudinea unei
purtătoare analogice variază în acord cu șirul de biți al semnalului digital (v ezi figura
8). Nivelul de amplitudine va ilustra transmiterea unui bit de 0 sau de 1 (biții se
transmit cu amplitudini diferite, păstrând frecvența constantă).
Un tip particular de modulație ASK este modulația ON/OFF switch (denumită
și OOS), pentru că afi șează biții de 1 printr -un semnal care marchează prezența
purtătoarei, iar biții de 0 printr -un semnal care marchează absența purtătoarei.
Modulația în amplitudine este sensibilă la zgomot și din acest motiv este mai
puțin folosită decât alte modulații.

Fig. 8. Modulația ASK ( Amplitude Shift Keying ).

Studiul tehnicilor de transmisiune serială
99
În loc de a modula un semnal sinusoidal schimbându -i amplitudinea, este
posibil ca acesta să fie modulat schimbându -i frecvența după semnalul digital de date.
În reprezentare binară, biții de 0 și 1 au în corespondență semnale de frecvențe
diferite. Modulația în frecvență sau Frequency Shift Keying (FSK) este des folosită,
pentru că este mai tolerantă la zgomot (vezi figura 9).

Fig. 9. Modulația FSK ( Frequency Shift Keying ).

Modulația de fază sau (Bina ry) Phase Shift Keying (B)PSK modifică faza
purtătoarei în funcție de valoarea biților semnalului digital. Modulația în fază este
foarte des folosită, asemeni modulației în frecvență.
Modulația în fază funcționează astfel (vezi figura 10): faza se schimbă cu 180
la întâlnirea bitului de 1, și cu 0 (deci faza nu se schimbă) la întâlnirea bitului de 0.

Fig. 10. Modulația BPSK ( Binary Phase Shift Keying ).

Modulația de fază în cuadratură sau Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) codează
grupuri de c âte doi biți, schimbând faza cu 0, 90 , 180 și 270, astfel (vezi figura 11):

Defazaj () Grup de biți
0 00
90 01
180 11
270 10

Arhitectura sistemelor de calcu l – lucrări practice
100

Fig. 11. Modulația QPSK ( Quadrature Phase Shift Keying ).

3. Descrierea aplicației

Aplicația este structurată pe capitole a l căror grad de dificultate crește
progresiv, pentru a permite la început familiarizarea cu aplicația și apoi însușirea mai
ușoară a cunoștințelor de bază. Capitolele sunt reduse la cea mai simplă situație pentru
a facilita înțelegerea.
Capitolele aplicați ei sunt: transmisiunea sincronă, transmisiunea asincronă,
parametrii transmisiunii seriale, compresia MNP5, tipuri de codări și de modulații.
Structura ferestrelor care ilustrează capitolele este următoarea (vezi figura 12).
În partea de sus, există un câm p în care pot fi introduse caractere de la tastatură. După
caz, există parametri care pot fi configurați sau opțiuni disponibile. Există, de
asemenea, un buton care declanșează prelucrarea informației (convertirea textului în
format binar și afișarea semna lului) situat în dreapta -sus și denumit Generează . În
partea de jos și de centru a ferestrei sunt afișate rezultatele (formele semnalelor, biții
cu semnificații speciale etc.). Figurile 2 și 5 –11 fac parte din opțiuni prezente în meniu.

Fig. 12. Meniul aplicația de studiu al tehnicilor de transmisiune serială.

Studiul tehnicilor de transmisiune serială
101
3.1. Transmisiunea sincronă

Pentru transmisiunea cu semnal de sincronizare (vezi figura 13) este afișat
semnalul de sincronizare transmis pe un fir separat, care dictează receptorului când să
citească următorul bit, în timp ce la transmisiunea cu caractere de sincronizare (vezi
figura 14) se transmite de două ori la început un caracter special (echivalentul binar al
caracterului syn), cu ajutorul căruia se face sincronizarea.

Fig. 13. Ilustrar ea transmisiunii seriale sincrone cu semnal de sincronizare.

Direcția transmisiunii indică ordinea în care biții sunt transmiși și deci
recepționați.
În ceea ce privește ordinea biților din cuvânt, transmisiunea se face începând cu
LSB. Pentru consistenț a lucrării, caracterele care pot fi scrise pe 7 biți sunt scrise pe 8
biți prin adăugarea unu 0 care nu schimbă valoarea caracterului (în plus acest lucru este
folosit și în practică pentru a putea comunica numai cu dispozitivele care pot citi doar
cuvine pe 8 biți).

Arhitectura sistemelor de calcu l – lucrări practice
102

Fig. 14. Ilustrarea transmisiunii sincrone cu caracter de sincronizare.

3.2. Transmisiunea asincronă

Capitolul ilustrează formarea cadrului de biți, necesar pentru sincronizare.
Informația de sincronizare nu mai este transmisă separat, ni ci la începutul blocului de
date. Sincronizarea se face separat pentru fiecare caracter. Fiecare caracter este
transformat în binar și i se adăugă informația de sincronizare și paritate. Cadrul este
format astfel: bit de start (care este întotdeauna un bit de 0) + biți de informație
(echivalentul în binar al caracterului introdus de la tastatură) + bit de paritate (folosit
pentru detecția simplă a erorii, calculat pe baza numărului biților de 1 din biții de
date) + bitul de stop (întotdeauna 1).
Fiecare car acter introdus de la tastatură este scris pe 8 biți (chiar dacă pentru
scrierea lui sunt necesari numai 7, se adaugă un 0 care nu schimbă valoarea
caracterului, pentru că există dispozitive care știu să lucreze numai cu cuvinte pe 8
biți. Acest procedeu se numește bit stuffing .
Paritatea folosită este una pară. Suma biților de 1 din biții de informație,
împreună cu bitul de paritate, este un număr par. În dreptul fiecărui bit cu semnificație
specială exista un text explicativ (vezi figura 15).

Fig. 15. Ilustrarea formării cadrelor pentru transmisiunea asincronă.

Studiul tehnicilor de transmisiune serială
103
3.3. Parametrii transmisiunii seriale

Acest capitol este extensia capitolului anterior. Este un capitol interactiv și
configurabil. Informațiile care apar sub reprezentarea grafică (vezi figura 16) au
nevoie de următoarele precizări:
 durata transmisiunii unui bit se calculează în funcție de viteza de transmisiune;
 numărul de caractere pe secundă reprezintă numărul de caractere ASCII
transmis pe durata unei secunde (se ține cont în calcul de biți i de informație și
se ignoră informația de sincronizare și paritate);
 durata transmisiunii întregului text se referă la tot textul introdus, fără a se ține
cont de recomandarea de a se introduce un număr maxim de 6 caractere;
 urmează o bară de progres, car e indică procentul din 1/10 secunde necesar
transmiterii întregului text introdus.

Fig. 16. Ilustrarea calculului parametrilor la formarea cadrelor pe baza setărilor făcute de utilizator.

3.4. Compresia MNP5

Capitolul ilustrează compresia folosind st andardul MNP, clasa a 5 -a. Modul de
lucru cu acest capitol este simplu, dar interpretarea rezultatelor necesită mai multă
atenție (vezi figura 17).
Rata de compresie se calculează ca raportul între numărul biților folosiți inițial
pentru stocarea unui text și numărul biților la care s -a ajuns după codare.

Arhitectura sistemelor de calcu l – lucrări practice
104

Fig. 17. Ilustrarea compresiei MNP5.

Text codat afișează textul introdus de utilizator în format binar. Fiecare
caracter este scris pe 8 biți.
Text codat MNP 5 este textul asupra căruia s -a aplicat prel ucrarea necesară
pentru codare. Caracterele sunt scrise acum folosindu -se mărcile aferente, așa cum
este descris în partea teoretică a lucrării. Mărcile caracterelor sunt separate prin spațiu.
Text codat MNP 5 (detaliere ) prezintă situația anterioară dintr -o perspectivă
mai amănunțită. Fiecare marcă este precedată de caracterul pe care îl comprimă. La
prima apariție, un caracter este comprimat cu marca implicită. La a doua apariție, el
primește o marcă mai scurtă.
Exemplu. Se transmite șirul aaaeebb . Când e ste întâlnit a doua oară, caracterul
a primește o marcă mai scurtă. După trei repetiții ale aceluiași caracter, se introduce un
contor, marcat cu 0 înainte de valoarea lui, care „numără” de câte ori apare (consecutiv)
în plus caracterul care deja s -a repet at de 3 ori. Pentru că în exemplul dat există o
succesiune de 3 caractere a, contorul are valoarea 0 (deci niciun alt caracter a nu
urmează după prima succesiune de 3 caractere a). Contorul este scris cu marca
echivalentă valorii de 0 din tabelul cu mărci. Caracterul e primește mai întâi marca
implicită, apoi o marcă mai scurtă la a doua apariție. Pentru că șirul de caractere e este
întrerupt înainte să fie format din 3 caractere similare succesive, nu mai este necesară
apariția contorului. Se procedează an alog pentru caracterele b următoare.

3.5. Tipuri de codări

Capitolul de codări prezintă câteva moduri de codare a semnalului binar.
Secvența de codat se introduce de la tastatură, iar aplicația afișează formele de undă
corespunzătoare tipurilor de codări predefinite: NRZ, RZ și NRZI (vezi figura 18).

3.6. Tipuri de modulații numerice

Capitolul de modulații este similar celui anterior. Pașii se parcurg în aceeași
ordine. Secvența de codat se introduce de la tastatură, iar aplicația afișează formele de
undă corespunzătoare tipurilor de modulații predefinite (vezi figura 19).

Studiul tehnicilor de transmisiune serială
105

Fig. 18. Ilustrarea tipurilor de codări.

Fig. 19. Ilustrarea tipurilor de modulații.

Arhitectura sistemelor de calcu l – lucrări practice
106
4. Desfășurarea lucrării

1. Se parcurge introducerea teoretică a întregii lucrări.
2. Transmisiu nea sincronă
2.1. Se selectează modul de transmisiune cu semnal de sincronizare.
2.2. Se introduce secvența de text în câmpul disponibil, respectându -se
condiția ca numărul de caractere să fie mai mic decât 6.
Nerespectarea condiției nu va produce eroare, însă doar primele 6
caractere sunt relevante la afișare.
2.3. Se apăsa butonul Generează .
2.4. Se urmărește și se desenează semnalul afișat (textul este convertit în
binar și fiecare caracter este marcat pe imagine).
2.5. Se selectează modul de transmisiune cu caractere de sincro nizare.
2.6. Se introduce alt text în câmpul pentru text și se apăsa butonul Generează .
2.7. Se urmărește și se desenează semnalul afișat.
3. Transmisiunea asincronă
3.1. Se introduce secvența de text în câmpul dedicat.
3.2. Se apăsa butonul Generează .
3.3. Se urmărește și se desene ază semnalul afișat.
4. Parametrii transmisiunii seriale
4.1. Se alege viteza transmisiunii.
4.2. Se alege tipul de paritate (pară sau impară).
4.3. Se alege numărul biților de stop (1 sau 2).
4.4. Se introduce secvența de text în câmpul dedicat.
4.5. Se apăsa butonul Generează .
4.6. Se urmărește și se desenează semnalul afișat, notându -se valorile alese.
4.7. Se reia procedeul, alegându -se valori diferite pentru viteza
transmisiunii, tipul de paritate și numărul biților de stop.
5. Compresia MNP5
5.1. Se introduce secvența de text în câmpul dedicat.
5.2. Se apăsa butonul Generează .
5.3. Se notează forma detaliată a compresiei MNP5 pentru textul ales și
valoarea ratei de compresie obținute. Se recomandă ca la acest
capitol textul introdus să conțină caractere repetitive (pentru a fi
evidențiat contorul, se recoma ndă introducerea de șiruri cu mai mult
de 3 caractere repetitive consecutive).
6. Tipuri de codări
6.1. Se introduce secvența de text în câmpul dedicat.
6.2. Se apăsa butonul Generează .
6.3. Se urmărește codarea NRZ, care se afișează implicit.
6.4. Din drop -down -uri se aleg cel elalte două tipuri de codări disponibile
(RZ și NRZI), în ordinea dorită.
6.5. Se urmăresc pe reprezentare caracteristicile semnalelor și se
desenează formele de undă obținute.
7. Tipuri de modulații numerice
7.1. Se introduce secvența de text în câmpul dedicat.
7.2. Se apă sa butonul Generează .
7.3. Se urmărește codarea NRZ, care se afișează implicit.
7.4. Din drop -down -uri se aleg celelalte patru tipuri de modulații
numerice disponibile (ASK, FSK, BPSK, QPSK), în ordinea dorită.

Studiul tehnicilor de transmisiune serială
107
7.5. Se urmăresc pe reprezentare caracteristicile semnalelor și se
desenează formele de undă obținute.

5. Întrebări

1. Care este diferența dintre transmisiunea sincronă cu caracter de
sincronizare și cea cu semnal de sincronizare?
2. Explicați modul de formare al cadrului de biți la transmisiunea asincronă.
3. Definiți pa rametrii unei transmisiuni seriale și unitățile lor de măsură.
4. Explicați semnificația stărilor Space și Mark folosite în standardul RS -232.
5. Explicați modul de alocare dinamică al frecvențelor de apariție pentru
caracterele ASCII în compresia MNP5.
6. Comparaț i tipurile de codare NRZ, RZ și NRZI după criteriul sincronizării.
7. Care sunt avantajele tipurilor de modulație numerică față de cele analogice?
8. Știind că echivalentul în binar (în cod ASCII) al caracterului e este
1100101, cum va arăta cadrul de biți forma t după adăugarea biților de start, paritate și
stop? Indicație . Se va efectua bit filling și se va considera paritatea pară. Dar dacă se
folosesc doi biți de stop și paritate impară?
9. Cât va dura transmiterea asincronă a textului laborator , dacă i se aplică un
bit de paritate și un bit de stop, la viteza de 9.600 bps? Dar la viteza de 4.800 bps?
10. Cum va arăta textul eeevvvvmm codat după standardul MNP5? Identificați
în textul codat mărcile curente ale caracterelor. Indicație . Se va folosi anexa platformei.
11. Efectuați pe hârtie o codare NRZI pentru secvența de biți 0110010101111
00001100101 și verificați rezultatul obținut cu cel furnizat de către aplicație.
12. Desenați tipurile de modulații ASK și FSK pentru secvența binară anterioară.

Anexă. Mărcile folosite pe ntru compresia MNP5

Valoare
zecimal
ă marcă
antet corp ASCII
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 01000
5 01001
6 01010
7 01011
8 011000
9 011001
10 011010
11 011011 12 011100
13 011101
14 011110
15 011111
16 1000000
17 1000001
18 1000010
19 1000011
20 1000100
21 1000101
22 1000110
23 1000111
24 1001000 25 1001001
26 1001010
27 1001011
28 1001100
29 1001101
30 1001110
31 1001111
32 10100000 spc
33 10100001 !
34 10100010 "
35 10100011 #
36 1010010 0 $
37 10100101 %

Arhitectura sistemelor de calcu l – lucrări practice
108
38 10100110 &
39 10100111 '
40 10101000 (
41 10101001 )
42 10101010 *
43 10101011 +
44 10101100 ,
45 10101101 –
46 10101110 .
47 10101111 /
48 10110000 0
49 10110001 1
50 10110010 2
51 10110011 3
52 10110100 4
53 10110101 5
54 10110110 6
55 10110111 7
56 10111000 8
57 10111001 9
58 10111010 :
59 10111011 ;
60 10111100 <
61 10111101 =
62 10111110 >
63 10111111 ?
64 110000000 @
65 110000001 A
66 110000010 B
67 110000011 C
68 110000100 D 69 110000101 E
70 110000110 F
71 110000111 G
72 110001000 H
73 110001001 I
74 110001010 J
75 110001011 K
76 110001100 L
77 110001101 M
78 110001110 N
79 110001111 O
80 110010000 P
81 110010001 Q
82 110010010 R
83 110010011 S
84 110010100 T
85 110010101 U
86 110010110 V
87 110010111 W
88 110011000 X
89 110011001 Y
90 110011010 Z
91 110011011 [
92 110011100 \
93 110011101 ]
94 110011110 ^
95 110011111 _
96 110100000 `
97 110100001 a
98 110100010 b
99 110100011 c 100 110100100 d
101 110100101 e
102 110100110 f
103 110100111 g
104 110101000 h
105 110101001 i
106 110101010 j
107 110101011 k
108 110101100 l
109 110101101 m
110 110101110 n
111 110101111 o
112 110110000 p
113 110110001 q
114 110110010 r
115 110110011 s
116 110110100 t
117 110110101 u
118 110110110 v
119 110110111 w
120 110111000 x
121 110111001 y
122 110111010 z
123 110111011 {
124 110111100 |
125 110111101 }
126 110111110 ~
127 110111111
128 1110000000