Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Введение
Давно миновали времена, когда компьютер являлся только «вычислительной машиной». Теперь это уже интеллектуальное многофункциональное устройство, которое дает пользователю возможность общаться с огромным миром информации со всего света. И во многом такое использование стало возможным благодаря устройству, которое позволяет ему связываться с другими компьютерами, — модему. Без модема немыслима система электронных коммуникаций. Это позволяет вам окунуться в увлекательный, а сегодня уже и просто жизненно необходимый мир информационных потоков, электронных баз данных, электронной почты, электронных справочников, электронных досок объявлений и т.д.
Само слово «модем» образовано из двух слов — «Модулятор / Демодулятор», объясняющих основной принцип действия модемов. Поскольку исторически основным видом коммуникации являются телефонные аналоговые сети, а компьютер — это чисто цифровое устройство, то для их сопряжения и понадобилось устройство, которое переводит цифровые сигналы в аналоговые, «модулируя» нули и единицы разным образом.
При работе модем входит в соединение с другим модемом по схеме точка - точка. Это означает, что никакой третий модем не может "вклиниться в разговор". Данные, подлежащие передаче, преобразуютcя в аналоговый cигнал модулятором модема «передающего» компьютера. Принимающий модем, находящийcя на противоположном конце линии, «cлушает» передаваемый cигнал и преобразует его обратно в цифровой с помощью демодулятора. Режим работы, когда передача данных осуществляется только в одном направлении, называется полудуплексом (half duplex), в обе cтороны — дуплексом (full duplex).
Телефонные каналы, разработанные специально для передачи голоса, не очень эффективны для передачи данных, но их преимущество заключается в том, что они густой сетью опутали весь мир и доступны.
Существуют еще пока малораспространенные и дорогие полностью цифровые телефонные сети по стандарту ISDN, которые позволяют качественно передавать одновременно и голос и данные. Однако и там нужно переходное устройство, которое называется ISDN-адаптером, который по внешнему виду похож на модем.
Низкие скорости модемов на телефонных каналах также компенсируются распространенностью этих сетей и их стыковкой между собой в единую всемирную сеть. Куда приятнее переслать небольшой файл, чем вести его на дискете на другой конец заснеженного мегаполиса с редко ходящим транспортом. Более того, ваше Е-письмо дойдет до адресата из далекой страны всего за несколько десятков минут и притом это обойдется значительно дешевле "бумажной" почты. Кроме того, это надежнее — в почтовый ящик не раз попадают письма, адресованные на тот же номер квартиры, но из другого дома.
Практический предел физической скорости при передаче по стандартному телефонному каналу равен примерно 32 Кбит/с. Современные модемы уже подошли к этому пределу. За счет упаковки данных эффективную скорость передачи можно несколько поднять, но ясно, что много мегабайт быстро передать нельзя (это в принципе возможно на других устройствах и каналах).
Модем - сравнительно небольшое устройство. В случае настольного исполнения он похож на портсигар, т.е. сравним по размерам с авторучкой. Обо всех вариантах исполнения модема рассказано ниже.
Долго ли жить модемам? Можно с уверенностью сказать – очень долго. Во всем мире сейчас интенсивно развивается цифровая телефония по вышеупомянутому стандарту ISDN. Для нее характерны более высокие скорости передачи (минимум 64 Кбит/с) и хорошее качество. Увы, на наших просторах такая возможность представится повсеместно еще не скоро. И дело даже не только в том, что большинство АТС являются не цифровыми, а аналоговыми (кстати, не все цифровые АТС удовлетворяют стандарту ISDN). Существенно хуже то, что вся разводка до аппаратов у нас выполнена не тем кабелем, что нужно, а именно "лапшей", а не витыми проводами. Предстоит еще долгая, гигантская по объему и затратам работа по замене кабелей. В настоящее время есть небольшое число "точек входа" в сети ISDN, а стоимость услуг просто астрономическая (зато для офиса удобнее цифровая АТС с аналоговым выходом).
Ещё пару лет назад немалые надежды возлагались на иное решение в виде кабельных модемов, использующих телевизионный кабель — ведь они уже протянуты в каждую квартиру (в многоэтажных жилых домах). Однако пока практичных и недорогих решений нет даже за рубежом.
Кроме того, даже в странах с развитой телефонией, стоимость аналоговых каналов значительно меньше цифровых. Поэтому модемы всегда останутся как недорогое решение, особенно для малого бизнеса.
Целью курсовой работы является приобретение практических навыков по проектированию простейших цифровых устройств.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
Необходимо выделить следующие методы, которые применены при выполнении КП:
Введение
1 Общая часть
1.1 Основные сведения о модеме
1.2 Архитектура модемов
2 Специальная часть
2.1 Принцип работы модема
2.2 Проектирование модема
3 Технологический процесс
3.1 Проетикрование технологического процесса
3.2 Документы технологического процесса
3.3 Маршрутная карта
Заключение
Список литературы
Приложение A Структурная модема
Приложение B Электрическая принципиальная схема модема
Приложение Г Глоссарий
1 Общая часть
Сведения о внутреннем устройстве и архитектуре современных модемов не настолько доступны, как, например, информация об устройстве персональных компьютеров. Одной из причин этого является отсутствие каких бы то ни было промышленных стандартов на конструкцию модемов. Другая причина состоит в том, что современные модемы, как правило, строятся на наборах специализированных микросхем, которые реализуют основные модемные функции. Число производителей наборов модемных микросхем значительно меньше числа производителей собственно модемов. Однако все же их недостаточно для того, чтобы можно было вести речь о какой-либо унификации модемных комплектующих. Основными производителями специализированных наборов являются фирмы Rockwell, Intel, AT&T, Sierra Semiconductor, National Semiconductor, Motorola, Exar и некоторые другие. Ряд известных компаний, таких как U. S. Robotics, Telebit, ZyXEL, самостоятельно занимается разработкой и производством модемных микросхем для своих нужд. Некоторые производители при построении модемов используют микросхемы общего назначения — цифровые процессоры и микроконтроллеры.
Рисунок 1- Устройство современного модема
Модем состоит из адаптеров портов канального и DTE—DCE интерфейсов;
универсального (PU), сигнального (DSP) и модемного процессоров; постоянного (ПЗУ, ROM), постоянного энергонезависимого перепрограммируемого (ППЗУ, ERPROM) оперативного (ОЗУ, RAM) запоминающих устройств и схемы индикаторов состояния модема.
Порт интерфейса DTE—DCE обеспечивает взаимодействие с DTE. Возможные варианты реализации интерфейса DTE — DCE подробно рассматриваются в разделе 3. 1. Если модем внутренний, вместо интерфейсов DTE—DCE может применяться интерфейс внутренней шины компьютера ISA. Порт канального интерфейса обеспечивает согласование электрических параметров с используемым каналом связи. Канал может быть аналоговым или цифровым, с двух- или четырехпроводным окончанием.
Универсальный процессор выполняет функции управления взаимодействием с DTE и схемами индикации состояния модема. Именно он выполняет посылаемые DTE АТ-команды и управляет режимами работы остальных составных частей модема. Также универсальный процессор может реализовывать операции компрессии/декомпрессии передаваемых данных.
Интеллектуальные возможности модема определяются в основном типом используемого PU и микропрограммой управления модемом, хранящейся в ROM. Путем замены или перепрограммирования ROM иногда можно достичь существенного улучшения свойств модема, то есть произвести его модернизация, или апгрейд (upgrade). Такого рода модернизация некоторых моделей модемотз может обеспечить поддержку новых протоколов или сервисных функций, таких как автоматическое определение номера (АОН) вызывающего абонента. Для облегчения такой модернизации в последнее время вместо микросхем ROM стали широко применяться микросхемы флэш-памяти (FlashROM).
Схема ERPROM позволяет сохранять установки модема в так называемых профайлах или профилях модема на время его выключения. Память RAM интенсивно используется для временного хранения данных и выполнения промежуточных вычислений как универсальным, так и цифровым сигнальным процессорами.
На сигнальный процессор, как правило, возлагаются задачи по реализации основных функций протоколов модуляции (кодирование сверточным кодом, относительное кодирование, скремблирование и т. д.), за исключением разве что собственно операций модуляции/демодуляции. Последние операции обычно выполняются специализированным модемным процессором.
Описанное распределение функций между составными частями модема может быть, и скорее всего будет, совсем не таким, какое реализовано в вашем конкретном модеме. Однако внутренней начинкой современного модема все эти функции в той или иной мере должны выполняться.
Ниже подробнее остановимся на устройстве аналоговых (для телефонных каналов) и цифровых модемах и основных их функциях, связанных с обработкой сигналов. Согласно рисунке 1 эти функции реализуются цифровым сигнальным процессором, модемным процессором и собственно канальным интерфейсом.
Две архитектуры кабельной сети прошли полевые испытания на скорость передачи данных. Это симметричная и асимметричная архитектуры.
В случае симметричной архитектуры оба сигнала - прямой и обратный - передаются по одному кабелю. Чтобы разделить прямой и обратный сигналы, их необходимо передавать в различных диапазонах частот. Из-за этого прямая и обратная передачи происходят с разными скоростями. Стандартная симметричная архитектура имеет и другие недостатки, которые будут рассмотрены ниже. Поэтому некоторые фирмы, выпускающие кабельные модемы, используют для своих устройств асимметричную архитектуру кабельной сети. Обе системы - симметричная и асимметричная - могут хорошо дополнять друг друга. Как только симметричные сети станут доступными и дешевыми, асимметричная архитектура постепенно превратится в симметричную. Однако это произойдет еще не скоро. Какой же архитектуре отдать предпочтение?
Передача информации по кабельным сетям может использоваться для различных целей. В промышленности, где кабельная сеть создается самим предприятием для пересылки информации, разумно использовать симметричную архитектуру, поскольку в этом случае скорость обратной и прямой передачи одинакова. Для существующих модемов она составляет примерно 10 Мбит/с (LANcity), т. е. сопоставима со скоростью передачи в Ethernet.
Для подключения домашнего компьютера к Internet или другой глобальной сети, видимо, придется использовать асимметричную архитектуру. Существующая кабельная сеть, к которой можно подключить домашний компьютер, предназначена для телевизионных сигналов и не позволяет передавать обратный сигнал с достаточно высокой скоростью. Обычно пользователи домашнего компьютера используют связь с Internet для доступа к WWW и телеконференциям, а для этого требуется передача большего количества данных от станции к пользователю, а не наоборот. Чтобы получать графические, звуковые и видеофайлы из Internet, требуются большие скорости передачи от станции к клиенту. Выполнение же URL-запросов или передача электронной почты не порождают большого потока данных от пользователя к станции. Поэтому передачу обратного сигнала можно выполнять с меньшей скоростью, например по телефонной линии.
Это внутренний голосовой PCI-модем производства компании 3COM/U.S.Robotics, модель 1998 года. Аналоговая схемотехника полностью унаследована от предыдущих модемов USR Sportster - трансформатор, диффсистема, механическое реле набора номера. Вся цифровая часть сконцентрирована в одном единственном чипе с высокой степенью интерграции - AD1806, производства Analog Devices. Чип содержит в себе:
Более подробно блок-схема чипа представлена на рисунке 1. Кроме того на модеме установлен встроенный динамик, а также TAD-разъем для подключения к звуковой плате. Это необходимо для реализации функций Speakerphone, то есть обычного разговора через модем с громкоговорящей связью. Функции автоответчика запись/воспроизведение прекрасно работают и без подключения к звуковой плате.
Модем – внешнее устройство ЭВМ, служащее для связи с телефонными линиями связи, телепатийными аппаратами и т.д., применяющееся в системах связи и выполняющее функцию модуляции и демодуляции.
При установке соединения два модема автоматически «договариваются» между собой о максимально возможной для обоих скорости передачи и выборе коммуникационного протокола. Более быстрый модем может связаться с медленным, наладив уменьшенную скорость передачи.
Если динамик модема включён, то человек в этот момент слышит шипение и свист разной частоты. Модем, устанавливающий соединение, предлагает сначала протокол, в котором указывается максимальная скорость передачи, со сжатием и коррекцией ошибок. Если второй модем не может применить этот протокол (например, из-за низкого качества телефонного соединения), то первый модем меняет его на более простой, со сниженной скоростью передачи или вообще без сжатия данных. Таким образом, первый модем перебирает все поддерживаемые им протоколы, пока не найдёт приемлемый для обоих модемов. Впрочем, обычно модему запрещено «опускаться» до самого примитивного протокола без коррекции данных, которые в обычных телефонных сетях приводят к тому, что даже одно короткое слово невозможно передать без ошибки.
Протокол описывает способы передачи байтов по телефонной линии: тип модуляции аналогового сигнала, несущую частоту, дополнительные служебные биты, а также как байты объединяются в пакеты форматы пакетов, порядок переповтора передачи в случае искажения пакета и т. п. Каждый пакет содержит кроме самих передаваемых байтов дополнительную информацию, включающую, в: частности, контрольную сумму. Контрольная сумма позволяет принимающему устройству проверить, не исказился ли пакет при передаче, и при необходимости запросить повторную передачу.
Модем может использовать коды, исправляющие ошибки, а также сжатие данных. Идея кодов состоит в том, что к каждому байту добавляются дополнительные биты, дающие возможность при искажении одного бита однозначно восстановить исходный байт. И хотя длина сообщения при этом увеличивается, в большинстве случаев не приходится повторять передачу искажённых пакетов. Это особенно важно при неустойчивой связи, а телефонные линии крайне ненадёжны.
Сжатие данных применяется для упаковки содержимого сообщений, что в ряде случаев существенно уменьшает их размер. Правда, при передаче уже упакованных данных, таких, как картинки в формате JPEG или ZIP-файл, дополнительное сжатие практически ничего не даст. Сжатие данных может использоваться совместно с кодами, исправляющими ошибки: сначала данные упаковываются, а затем каждый байт упакованного сообщения передается с помощью кода, исправляющего ошибки.
В настоящее время существует множество коммуникационных протоколов, они имеют свои обозначения: MNP 4, MNP 5, V42b, V.90 и т. п. Если самые первые модемы передавали лишь отдельные байты, не используя никаких протоколов высокого уровня, то со временем скорость передачи менялась от нескольких сотен до 56 тыс бит/с..
Пример программы, входящий в данный пример применения, демонстрирует использование модуля V.21 в комбинации с простым интерфейсом пользователя, который позволяет считывать из MSP430 измеренные данные. На рисунке 18 показан возможный вариант соединения. Персональный компьютер со стандартным модемом подключен к одному разъему симулятора телефонной линии, а программный модем на базе MSP430 - к другому.
т и установлены следующие параметры порта: 8 бит данных, нет бита проверки на четность и установлен один стоп бит. Скорость обмена данными может быть произвольной, так как она используется только для обмена данными между ПК и стандартным модемом. Модемы договорятся о скорости передачи данных по каналу сами.
После настройки программы Hyper Terminal можно протестировать модем при помощи следующих "АТ" команд:
ATZ <Ввод> (выполняет сброс модема)
ATDTx <ВВод> (набирает последовательность цифр "x", которая должна соответствовать номеру порта, к которому подключен программный модем на базе MSP430)
После набора номера и установления соединения модем персонального компьютера сигнализирует об установлении связи с программным модемом MSP430, передавая программе Hyper Terminal строку "MSP430 Soft-Modem Demo". Посылая программному модему на MSP430 кодовые комбинации, стандартный модем получает соответствующие строки, содержащие информацию о состоянии.
Все тестируемые стандартные модемы смогли соединиться с программным модемом на базе MSP430 без каких-либо проблем. Было показано, что функциональные возможности модема могут быть реализованы при помощи самого микроконтроллера без использования дополнительного аппаратного модема. Это позволяет поднять рентабельность многих прикладных решений, которым необходимо вести обмен данными по телефонной линии с другими устройствами.
2. Проектирование модема
Основная функция САПР состоит в выполнении автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей. Основная функция САПР состоит в выполнении автоматизированного проектирования на всех или отдельных стадиях проектирования объектов и их составных частей.
При создании САПР и их составных частей следует руководствоваться следующими основными принципами:
Принцип системного единства должен обеспечивать целостность системы и системную связность проектирования отдельных элементов и всего объекта проектирования в целом (иерархичность проектирования).
Принцип совместимости должен обеспечивать совместное функционирование составных частей САПР и сохранять открытую систему в целом.
Принцип типизации заключается в ориентации на преимущественное создание и использование типовых и унифицированных элементов САПР. Типизации подлежат элементы, имеющие перспективу многократного применения. Типовые и унифицированные элементы, периодически проходят экспертизу на соответствие современным требованиям САПР и модифицируются по мере необходимости.
Процесс разработки схемы в САПР DipTrace
Для начала была создана рамка и штамп. Затем следует создание библиотеки. Дальше устанавливаем компоненты и соединяем их. Схема готова.
DipTrace является наиболее удобной системой для проектирования схем.
3. Технологический процесс
3.1 Проектирование технологического процесса
Для изложения технологических процессов в МК используют способ заполнения, при котором информацию вносят построчно несколькими типами строк. Каждому типу строки соответствует свой служебный символ.
Служебные символы условно выражают состав информации, размещаемой в графах данного типа строки формы документа, и предназначены для обработки содержащейся информации средствами механизации и автоматизации.
Простановка служебных символов является обязательной и не зависит от применяемого метода проектирования документов.
Допускается не проставлять служебный символ на последующих строках, несущих ту же информацию, при описании одной и той же операции, на данном листе документа, для документов, заполняемых рукописным способом или с помощью печатающей машинки и не подлежащих обработке средствами механизации и автоматизации.
В качестве обозначения служебных символов приняты буквы русского алфавита, проставляемые перед номером соответствующей строки, и выполняемые прописной буквой, например, М01, А12 и т.д.
Для изложения технологических процессов в МК используют способ заполнения, при котором информацию вносят построчно несколькими типами строк. Каждому типу строки соответствует свой служебный символ.
Служебные символы условно выражают состав информации, размещаемой в графах данного типа строки формы документа, и предназначены для обработки содержащейся информации средствами механизации и автоматизации.
Простановка служебных символов является обязательной и не зависит от применяемого метода проектирования документов.
Допускается не проставлять служебный символ на последующих строках, несущих ту же информацию, при описании одной и той же операции, на данном листе документа, для документов, заполняемых рукописным способом или с помощью печатающей машинки и не подлежащих обработке средствами механизации и автоматизации.
В качестве обозначения служебных символов приняты буквы русского алфавита, проставляемые перед номером соответствующей строки, и выполняемые прописной буквой, например, М01, А12 и т.д.
3.2 Документы технологического процесса
Проектируемый технологический процесс оформляют соответствующей технологической документацией из числа стандартов ЕСТД. Комплектность, виды и формы технологических документов выбирает разработчик.
Полный состав технологических документов, правила и положения по порядку их разработки и оформления определяет Единая система технологической документации (ЕСТД).
К технологическим документам относятся графические и текстовые документы, которые в совокупности или в отдельности определяют технологический процесс изготовления или ремонта изделия и содержат необходимые данные для его организации.
Технологические документы подразделяют на документы общего назначения и документы специального назначения (на технологические процессы, специализированные по технологическим методам выполнения).
К документам общего назначения относятся:
К специальным документам относятся:
При разработке технологических процессов используются классификаторы технологических операций, системы обозначения, типовые технологические процессы, стандарты, каталоги, справочники и "Единая система технологической документации (ЕСТД)".
При разработке типовых технологических процессов необходимо учитывать конкретные производственные условия типового представителя группы изделий, обладающих общими конструктивно-технологическими признаками.
К типовому представителю группы изделия обычно относится такое изделие, изготовление которого требует наибольшего количества основных и вспомогательных операций, характерных для изделий, входящих в эту группу.
Необходимость разработки типовых технологических процессов определяется экономической целесообразностью, связанной с частотой применения изделия группы. Типизация осуществляется в двух направлениях:
Типовые технологические процессы могут быть оперативными и перспективными.
Типовые технологические процессы и стандарты на технологические операции являются информационной основой при разработке рабочего технологического процесса.
Разработанные технологические процессы оформляются в виде технологических документов следующих видов, предусмотренных Государственным стандартом ЕСТД (ГОСТ 3.1001-74 -3.1106-74 и т. д.).
3.3 Маршрутная карта
Маршрутная карта (МК) - технологический документ, содержащий описание технологического процесса изготовления или ремонта изделия (включая контроль и перемещения) по всем операциям различных видов и технологической последовательности с указанием данных об оборудовании, оснастке, материальных и трудовых нормативах в соответствии с установленными формами. Маршрутная карта является обязательным документом. Эту карту допускается разрабатывать на отдельные виды работ.
Маршрутная карта (МК) является составной и неотъемлемой частью комплектов ТД, разрабатываемых на ТП изготовления или ремонта изделий и их составных частей. Формы МК, установленные ГОСТ 3.1118 – 82, являются унифицированными и их следует применять независимо от типа и характера производства и степени детализации описания ТП.
Для изложения технологических процессов в МК используют способ заполнения, при котором информацию вносят построчно несколькими типами строк. Каждому типу строки соответствует свой служебный символ. Служебные символы условно выражают состав информации, размещаемой в графах данного типа строки формы документа и предназначены для обработки содержащейся информации средствами механизации и автоматизации. Простановка служебных символов является обязательной.
В качестве обозначения служебных символов приняты буквы русского алфавита, проставляемые перед номером соответствующей строки и выполняемые прописной буквой, например, M01, A12 и т.д.
Служебные символы условно выражают состав информации и их следует проставлять перед номером соответствующей строки:
А - Номер цеха, участка, рабочего места, где выполняется операция, номер операции, код и наименование операции, обозначение документов, применяемых при выполнении операции.
Б - Код, наименование оборудования и информация по трудозатратам.
К - Информация по комплектации изделия (сборочной единицы) составными частями с указанием наименования детали, сборочных единиц, их обозначение, обозначение подразделений, откуда поступают комплектующие составные части, кода единицы величины, единицы нормирования, количества на изделие и нормы расхода.
М - Информация о применяемом основном материале и исходной заготовке, информация о применяемых вспомогательных и комплектующих материалах с указанием наименования и кода материала, обозначения подразделения, откуда поступает материал, кода единицы величины,единицы нормирования, количества на изделие и нормы расхода.
О - Содержание операции (перехода).
Т - Информация о применяемой при выполнении операции технологической оснастке.
Р - Переменные данные по режимам резания, расчётные данные по основному и вспомогательному времени.
Заключение
Любая форма человеческой деятельности, любой процесс функционирования технического объекта связаны с передачей и преобразованием информации. Без информации и ее переработки невозможны организованные системы, какими являются живые организмы и искусственные, созданные человеком технические системы.
В данном курсовом проекте был рассмотрен метод преобразования аналоговых данных в цифровые, в таком элементе микропроцессорных устройств, как АЦП.
Были приобретены навыки по проектированию цифрового устройства.
Была выполнена работа с программой Dip Trace, в которой в результате были разработаны чертежи: сборочный чертеж, чертеж печатной платы, схема электрическая принципиальная. Все чертежи прилагаются. На примере проектирование цифрового модема, были проработаны стадии проектирования, которые регламентированы стандартами ГОСТ 2.103-68 и ГОСТ Р 15.201-2000.
Это удобная программа, которая призвана создавать конструкторскую и технологическую документацию,3D модели и чертежи, что позволило справиться с задачами курсового проекта.
Список литературы
Приложение А
(справочное)
Электрическая принципиальная схема модема
Приложение Б
(справочное)
Приложение В
(справочное)