【正文】 ................................... 21 串口傳輸文件測試 ........................................................................................ 21 MODEM撥號連接并傳輸數(shù)據(jù)測試 .................................................................... 22 結(jié) 論 ........................................................................................................................ 22 參考文獻 ........................................................................................................................ 23 致 謝 ........................................................................................................................ 24 聲 明 ........................................................................................................................ 25 第 1 頁 共 24頁 第 2 頁 共 24頁 1 引 言 設(shè)計背景 現(xiàn)在，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，國民收入的提高，互聯(lián)網(wǎng)走進了千家萬戶，但仍有很多計算機用戶并沒有安裝寬帶或其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。電話已經(jīng)發(fā)展了一百多年，但互聯(lián)網(wǎng)只出現(xiàn)了不到五十年，英特網(wǎng)所分布的范圍遠遠比不上公用電話網(wǎng)。 本設(shè)計的意義 如果想傳送份文件給對方，卻苦惱于無法上互聯(lián)網(wǎng)，那么用 MODEM 通過電話線發(fā)送文件就變得非常有用處了。還有些特殊情況，當(dāng)單位或工廠需要幾臺計算機之間數(shù)據(jù)共享時，進入互聯(lián)網(wǎng)有安全隱患，配置局域網(wǎng)費用又很高，而且需要共享的數(shù)據(jù)很小，僅按字節(jié)計算，這時候利用 MODEM 通過公用電話網(wǎng)或電話專線傳輸數(shù)據(jù)，既經(jīng)濟，又安全，維護也非常簡單。 設(shè)計方法 本設(shè)計基于 Linux 操作系統(tǒng)，用 POSIX termios 函數(shù)控制計算機串口，使用AT 指令操作 MODEM 進行初始化及撥號連接，最后用一個自編的文件傳輸協(xié)議傳輸文件。 整個程 序使用 C語言實現(xiàn)。此次設(shè)計之所以選擇 Linux，是因為 Linux 有著豐富的應(yīng)用程序和開發(fā)工具，可以支持各種硬件平臺和外部設(shè)備； Linux 又是完全開放的操作系統(tǒng)，很大程度上， Linux 的開放性，賦予了其無窮的生命力。 GCC的發(fā)展與 Linux 發(fā)展息息相關(guān) ,相輔相承。所以在 Linux 平臺的基礎(chǔ)上，選用 GCC編繹代碼。 AT 指令做為 MODEM 的標準化語言，提供了豐富的 MODEM 初始化、撥號、掛機等等命令， AT 命令簡單的操作方式，使 MODEM 控制變得很方便。 理論依據(jù) 本次設(shè)計所需要的開發(fā)環(huán)境的搭建并不復(fù)雜，可是因為 程序直接對計算機硬件進行操作，需要對 RS232 串行端口有比較深入的了解，必須清楚各引腳電信號的作用，串口的工作方式，針對不同工作的方式，進行不同的設(shè)置。 MODEM 的功能非常豐富，這給程序的實現(xiàn)也帶來一定難度。通過完成本設(shè)計，既有助于深入了解計算機接口，又為硬件控制編程打下了一定基礎(chǔ)，而且還能熟悉 Linux程序設(shè)計。 2 設(shè)計理論依據(jù) Linux Linux 操作系統(tǒng)核心最早是由芬蘭的 Linus Torvalds 1991 年 8月在芬蘭赫爾辛基大學(xué)上學(xué)時發(fā)布的 [那年 Torvals 25 歲 ]，后來經(jīng)過眾多世界頂尖的 軟件工程師的不斷修改和完善， Linux 得以在全球普及開來，在服務(wù)器領(lǐng)域及個人桌 第 3 頁 共 24頁 面版得到越來越多的應(yīng)用，在嵌入式開發(fā)方面更是具有其它操作系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)勢，并以每年 100%的用戶遞增數(shù)量顯示了 Linux 強大的力量。 本設(shè)計中使用的 POSIX(UNIX 可移植標準 )終端控制函數(shù)，少量修改就可以運行于 IRIX174。, HPUX, SunOS174。, Solaris174。, Digital UNIX174。, Linux174。,和許多其它的類 UNIX 操作系統(tǒng)。在不同的類 UNIX 操作系統(tǒng)之間的最大差別是串口設(shè)備和鎖定文件的名字。并且 Linux 支持各種體系結(jié)構(gòu)的計算機，所以本設(shè)計雖然僅在個人 PC 機上實現(xiàn)，但它對于不同體系結(jié)構(gòu)的計算機，或者不同的類 UNIX 操作系統(tǒng)，都有很好的可移植性。 串行端口簡介 串行通迅 計算機一次傳輸一 位 或多位的信息（數(shù)據(jù)） ,串行是指一次傳輸一位數(shù)據(jù)。串行通訊包括了大多數(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、鍵盤、 麥克風(fēng)，調(diào)制解調(diào)器和終端。當(dāng)進行串行通訊時，傳送或接 收 的每個字（例如：字節(jié)或字符）是以每次一位傳輸?shù)摹? 每位或者為 on 或者 off。有時也能聽到以 mark 表示 on 狀態(tài)和 space 表示 off 狀態(tài)。 串行數(shù)據(jù)的速度常表示 為比特每秒 (bps) 或波特率 (波特 )。這只是用于表示每秒能夠傳送的 1和 0的數(shù)量。追溯到計算機時代的早期， 300 波特被認為是很快的速度，但今天的計算機能夠控制 RS232 速度高達 115,200 波特！當(dāng)波特率超過 1,000，通常將看到速度被表示為千波特，或 kbps （例如 , 等等）。對于超過 1,000,000 的速度表示為兆波特，或者 Mbps （例如 ）。 RS232C RS232C 是 標準的串行通訊電氣接口， 是由美國 EIA(電子工業(yè)聯(lián)合會 )與BELL 等公司一起開 發(fā)并于 1969 年公布的通信協(xié)議，這個標準對串行通信接口的有關(guān)問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規(guī)定，它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0~20 000bit/s 范圍內(nèi)的通信。由于通信設(shè)備廠商都生產(chǎn)與 RS232C 制式兼容的通信設(shè)備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信中廣泛采用，它不僅已被內(nèi)置于每一臺計算機，同時也已被內(nèi)置于從微控制器到主機的多種類型的計算機及其相連接的設(shè)備。 RS232C 常用于連接到一個 MODEM，其他擁有 RS232 接口的設(shè)備包括打印機、數(shù)據(jù)采模塊、測試裝置和控制回路。另外， RS232 也 可以直接應(yīng)用于任何類型計算機之間的簡單連接。 EIARS232C 對電器特性、邏輯電平和各種信號線功能都作了規(guī)定。 在 TxD 和 RxD 上： 邏輯 1(MARK) = 3V～ 15V。 邏輯 0(SPACE) = +3V～ +15V。 第 4 頁 共 24頁 在 RTS、 CTS、 DSR、 DTR 和 DCD等控制線上： 信號有效 (接通， ON 狀態(tài)，正電壓 ) = +3V～ +15V。 信號無效 (斷開， OFF 狀態(tài)，負電壓 ) = 3V～ 15V。 由于 RS232C 并未定義連接器的物理特性，因此，出現(xiàn)了 DB2 DB15和 DB9 各種類 型的連接器，其引腳的定義也各不相同，現(xiàn)在最常見的是 DB9連接器。 DB9 的信號引腳說明如表 1 所示： 表 1 RS232 各引腳含義 RS232 Signals Pin 描述 Pin 描述 1 DCD Data Carrier Detect 6 DSR Data Set Ready 2 RXD Received Data 7 RTS Request To Send 3 TXD Transmitted Data 8 CTS Clear To Send 4 DTR Data Terminal Ready 9 RI Ring Detect 5 GND Logic Ground 還有其它兩種常見的 串行接口標準是 RS422和 RS574。 RS422使用低電壓和微分信號，允許線纜長度到 1000 英尺 (300 米 )。 RS574 定義了 9pin PC 串行接口和電壓。 異步通迅 為使計算機理解進入它的串行數(shù)據(jù)，它需要一些途徑?jīng)Q定 哪 里是字符的開始和結(jié)束。 這里 僅討論異步串行數(shù)據(jù)。 在異步模式下，串行數(shù)據(jù)線保持在 mark (1)狀態(tài)，直到有字符傳送。一位起 始 start 位 、 字符內(nèi)容的每一位 、 一位可選的校驗位 、 以及一位或一位半的終止位。起始位始終是一個 space (0)，從而告訴計算機新的串行數(shù)據(jù)到來。數(shù)據(jù)能夠在任何時候傳送或接受，所以稱做異步。 圖 1 異步數(shù)據(jù)通訊 可選的校驗是一個簡單數(shù)據(jù)位的加和，表明了數(shù)據(jù)位包含偶數(shù)或奇數(shù)個 1。如果是偶校驗 , 當(dāng)在字符中的 1是偶數(shù)個數(shù)時，校驗位為 0； 如果是奇校驗，當(dāng)字符中 第 5 頁 共 24頁 的 1 是奇數(shù)個時，校驗位為 0。 其它常見的校驗如 space 校驗 , mark 校驗 , 和無校驗。 Space 校驗意味著校驗 始 終為 0，而 mark 校驗意味著校驗位始終為 1。無校驗意味校驗不存在或不傳輸。 余下的被稱為停止位。這可以是 1, , 或 2 位停止位在字符之間，始終是 1。停止位原先是用來給計算機時間處理前面的字符的，但現(xiàn)在只是用來同步計算機和接收字符。異步數(shù)據(jù)格式通常表示為 8N1, 7E1，諸如此類。它們相應(yīng)地表示 8位數(shù) 據(jù)，無校驗， 1 位停止 和 7 位數(shù)據(jù)，偶校驗， 1 位停止 。 MODEM 簡介 MODEM 目前最廣泛使用的數(shù)據(jù)傳輸通道就是模擬電話線路。計算機所能處理的數(shù)字信號不能直接進入這樣的模擬通道， MODEM 就是用來實現(xiàn)數(shù)字信號和模擬信號相互轉(zhuǎn)換的設(shè)備。 MODEM 從發(fā)送方串行接收數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過調(diào)制，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，最后通過電話網(wǎng)絡(luò)傳送到接收方，然后接收方的 MODEM 將電話線上信號解調(diào)，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后進入計算機通道。即 MODEM 實現(xiàn)了計算機數(shù)據(jù)與模擬電話線路適合傳輸?shù)哪M信號之間的相互轉(zhuǎn)換。 MODEM的分類和型號眾多，為了方便 Linux 操作系統(tǒng)設(shè)置，本次設(shè)計選用外置 56K MODEM。 MODEM的工作過程如圖 2 如示： 模擬信號 數(shù)字信號 數(shù)字信號 圖 2 MODEM數(shù)模轉(zhuǎn)換 AT 命令 和其它通信標準一樣， MODEM 通信也有其自己的一套 規(guī)則和標準。 Hayes 公司的 SmartMODEM 系列產(chǎn)品已成為 MODEM 的事實上的標準，而幾乎所有應(yīng)用于計算機通信的 MODEM 均號稱與 Hayes SmartMODEM 兼容。 所謂 Hayes 兼容 MODEM，主要是指它能識別并執(zhí)行稱為 AT 命令的某些命令和命令串。目前各廠家生產(chǎn)的 MODEM 除了可以執(zhí)行最基本的 Hayes 命令集外，還有自己特有的命令。 AT 命令的建立使得 DTE(Data Terminal Equipment,用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)終端設(shè)備 )從以上雜條中解脫出來，振鈴檢測、載波檢測、速率選擇等等都可以 由 MODEM 來完成。此時 TXD 和 RXD 不僅僅是傳輸數(shù)據(jù)，還傳送 AT 命令。 DTE 發(fā)送 AT 命令到 MODEM， MODEM 執(zhí)行后通過 RXD 返回結(jié)果給 DTE。這些命令和返回結(jié)果符合 RS232C 數(shù)據(jù)格式。 MODEM 由 AT 命令和幾個特定的 SDTE MODEM MODEM DTE 第 6 頁 共 24頁 寄存器的狀態(tài)確定 DTE 發(fā)出的是命令還是數(shù)據(jù)。 3 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境 本系統(tǒng)采用的軟件工具有 : Windows 平臺虛擬機： 操作系統(tǒng) : Radhat 編輯器： VI 編譯器： gcc 20200222 函 數(shù)庫： glibc 系統(tǒng)頭文件： glibc_header gcc簡介 Linux 系統(tǒng)下的 gcc（ GNU C Compiler）是 GNU 推出的功能強大、性能優(yōu)越的多平臺編譯器，是 GNU 的代表作品之一。 gcc 是可以在多種硬體平臺上編譯出可執(zhí)行程序的超級編譯器，其執(zhí)行效率與一般的編譯器相比平均效率要高20%~30%。 Gcc 編譯器能將 C、 C++語言源程序、匯 編 程序和目標程序編譯、連接成可執(zhí)行文件，如果沒有給出可執(zhí)行文件的名字， gcc 將生成一個名為 的文件。在 Linux 系統(tǒng)中，可執(zhí)行文件沒 有統(tǒng)一的后綴，系統(tǒng)從文件的屬性來區(qū)分可執(zhí)行文件和不可執(zhí)行文件。而 gcc 則通過后綴來區(qū)別輸入文件的類別 。 雖然 稱 gcc 是 C語言的編譯器，但使用 gcc 由 C語言源代碼文件生成可執(zhí)行文件的過程不僅僅是編譯的過程，而是要經(jīng)歷四個