实验十五-计算机数据光纤传输系统实验.doc

光纤通信系统传输及性能测试实验
实验十五 计算机数据光纤传输系统实验
一、实验目的
1、学习计算机数据通信基本知识
2、掌握计算机串口通信光纤传输系统组成
3、进一步理解CMI码型在光纤通信系统中的作用

二、实验内容
1、用光纤通信系统实现计算机串口数据通信
2、进一步加深了解CMI编码在光纤线路码型中的作用

三、预备知识
1、了解RS232与TTL两种电平的概念、区别

四、实验仪器
1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台
2、计算机 2台
3、FC/PC-FC/PC单模光跳线 2根
4、串口连接线 2根
5、万用表 1台
6、连接导线 20根

五、实验原理
随着计算机技术的发展，计算机通信显得越来越重要。由于串行通信是在一根传输线上一位一位地传输信息，所用的传输线少，并且可以借助现成的电话网进行信息传送，因此特别适合远距离传送。对于那些与计算机相距不远的人机交互设备和串行存储的外部设备，如打印机、逻辑分析仪和磁盘等，采用串行方式交换数据也很普遍。所以串行接口是微机应用系统常用的接口。
在并行通信中，传输线数目没有限制，一般除了数据线外还有通信联络控制线。例如，在发送前，先问对方是否准备就绪，或正在工作即忙，接收方收到数据后，要向发送方回送数据已经收到的应答信号。但是在串行通信中，由于信息在一个方向上串行传输，只占用一根通信线，因此这根线既作数据线又作联络线，也就是说要在一根传输线上既传送数据信息，又传送联络控制信息，这就是串行通信的首要特点。那么如何来识别在一根线上串行传送的信息流中，哪一部分是数据信号，哪一部分是联络信号。为解决这个问题，就引出了串行通信的一系列约定。因此串行通信的第二个特点是它的信息格式有固定的要求，分同步和异步通信格式，与此对应，就有异步通信与同步通信两种方式。第三个特点是串行通信中对信息的逻辑定义与TTL不兼容，因此需要进行逻辑电平转换。
计算机数据光纤通信系统主要由计算机串口电路、CMI编译码电路、光发端机和光收端机组成。系统实验方框图如图17-1所示。
计算机串口通信协议EIA－RS-232对电平特性作了规定，必须经过电平转换成TTL电平后才能经过光纤通信系统进行传输。
在TxD和RxD上：逻辑1(MARK)=-3V～-15V
逻辑0(SPACE)=+3～＋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）＝+3V～+15V
信号无效（断开，OFF状态，负电压）=-3V～-15V
以上规定说明了RS-323C标准对逻辑电平的定义。对于数据（信息码）：逻辑“1”（传号）的电平低于-3V，逻辑“0”（空号）的电平高于+3V；对于控制信号；接通状态（ON）即信号有效的电平高于+3V，断开状态(OFF)即信号无效的电平低于-3V，也就是当传输电平的绝对值大于3V时，电路可以有效地检查出来，介于-3～+3V之间的电压无意义，低于-15V或高于+15V的电压也认为无意义，因此，实际工作时，应保证电平在±(3～15)V之间。EIA-RS-232C与TTL转换：EIA-RS-232C是用正负电压来表示逻辑状态，与TTL以高低电平表示逻辑状态的规定不同。因此，为了能够同计算机接口或终端的TTL器件连接，必须在EIA-RS-232C与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。实现这种变换的方法可用分立元件，也可用集成电路芯片。目前较为广泛地使用集成电路转换器件，如MAX232CPE、HIN232等。
计算机数据全双工通信，必须有两个数据通信信道，光纤通信系统中利用两套光纤通信系统进行，即在通信的每一方加载光发和光收系统，在传输信号中可以有两种方式，一种方式就是直接用两根光纤传输，另一种方式就是利用波分复用（波分复用技术实验见实验二十二）的方式进行。在这里利用两个光纤通信系统，即利用1310nm光纤通信系统和1550nm光纤通信系统组成。同时用两个光纤作为传输信号的通道。

图15-1 计算机串口通信实验方框图

进行串口数据传输时，采用windows系统附件中的超级终端进行计算机数据光纤通信的演示。可以进行键盘数据传输，文件传输，传输速率可设定为9.6KB/s或更高。调节传输波特率，并观察实际传输文件时的传输速率。

六、实验注意事项
略。

七、实验步骤
1、先按实验十二的前7个步骤调好数字传输系统。
2、用计算机串口线（A）一端接电脑（A）串口，另一端接实验箱J171；计算机串口线（B）一端接电脑（B）串口，另一端接J181。
3、用FC-FC光纤跳线将1310nm光发端机（1310nmT）与1310nm光收端机（1310nmR）连接起来，组成1310nm光纤传输系统。
4、用另一根FC-FC光纤跳线将1550nm光发端机（1550nmT）与1550nm光收端机（1550nmR）连接起来，组成1550nm光纤传输系统。
5、将拨码开关BM1、BM2和BM3分别拨到数字、1310nm和1310nm。
6、连接导线：光发端机模块T171与CPLD模块933连接，937与CMI编译码模块T701连接，T703与光发模块T101连接，T121与T751连接，T702与PCM编译码模块T662连接，T752与T662连接，T753与T172连接。
7、连接导线：光发端机模块T181与CPLD模块965连接， 968与光发模块T151连接，T161与955连接，983与PCM编译码模块T662连接，957与T182连接。
8、接上交流电源线，先开交流开关，再开直流开关K01，K02，五个发光二极管全亮。
9、接通光发模块(K10、K15)、PCM编译码模块（K60）、CPLD下载模块（K90）和CMI编译码模块（K70）的直流电源。
10、执行计算机串口通信软件
(1)在计算机光驱中装入WINDOWS安装光盘。
(2)依次打开控制面板\添加删除程序\WINDOWS安装程序\通讯\超级终端。
(3)执行程序\附件\通讯\超级终端\ HYPERTRM.EXE，则会出现如下对话框，填入连接名称（如湖北众友科技计算机光纤通信实验系统），任选一图标作为连接图标，如下图所示。

(4)按确定后进入下一个界面，选择“直接连接到串口n（一般为串口1或2）”，如下图所示。

(5)按确定后进入COM1串口通信设置，设置方法如下图所示，其中传输波特率可以设置为9600或19200。

(6)设置完毕后即可进行数据传输，如发送文件、接收文件等。
11、依次关闭各直流电源、交流电源，拆除导线，拆除各光学器件，将实验箱还原。

八、实验报告
1、字迹工整
2、原理分析透彻
3、说明计算机数据光纤传输系统各组成部分的作用。
4、根据实验结果，说明文件传输实际速率与设置波特率的关系，分析误差正确。

九、思考题
1、查阅相关书籍，说明计算机串口通信基本原理。
2、若计算机数据光纤通信系统中为什么要加入CMI编译码部分。