常用网络协议原理之V24接口.docx
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常用网络协议原理之V24接口
常用网络协议原理之V24接口
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V.24接口
V.24接口协议属于OSI参考模型的物理层协议，它包括了接口电路的功能特性和过程特性。
终端或计算机称为数据终端设备DTE（datateeminalequipment），调制解调器称为DCE（datacircuit-terminatingequipment）。
1功能特性
ITU-TV.24建议定义了接口电路的名称和它们的功能，包括100系列接口线和200系列接线；前者适用于DTE与调制解调器（DCE）之间、DTE与串行自动呼叫/自动应答器（DCE）之间的接口电路；后者适用于DTE与并行自动呼叫器（DCE）之间的接口电路。
1．1100系列接口线（与RS-232C对照）
100系列接口线是V.24基本的通用接口线，它分为四部分：
地线、数据线、控制线、定时线，RS-232C和V.24100系列相近，如表1所示。
表1V.24和RS232对照
接口线
类型
V.24接口线代码（针）
RS232
接口线
接口线
名称
方向
DTE→DCE
DCE→DTE
地线
101
（1）
102（7）
AA
AB
保护地线PG
信号地线SG
数据线
103
（2）
104（3）
118（14）
119（16）
BA
BB
SBA
SBB
发送数据TXD
接收数据RXD
辅助发送数据
辅助接收数据
√
√
√
√
控制线
105（4）
106（5）
107（6）
108/1（20）
108/2（20）
125（22）
109（8）
110（21）
111（23）
112（18）
120（19）
121（13）
122（12）
140
141
142
CA
CB
CC
无
CD
CE
CF
CG
CH
CI
SCA
SCB
SCF
RL
LL
TM
请求发送RTS
允许发送CTS
数据设备准备DSR
把数据设备接至线路
数据终端准备DTR
振铃指示（呼叫指示）CI（RI）
接收线路信号检测DCD
信号质量检测
数据信号速率选择（DTE）
数据信号速率选择（DCE）
辅助请求发送
辅助允许发送
辅助接收线路信号检测
远地环回
本地环回
测试方式
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
√
定时线
113（24）
114（15）
115（17）
DA
DB
DD
发送信号码元定时（DTE）TXC
发送信号码元定时（DCE）TXC
接收信号码元定时（DCE）RXC
√
√
√
1．1．1地线
●101线（AA）——保护地线PG
这条线连在设备机壳上，也可以与外部大地相连。
●102线（AB）——公共信号地线SG
该线为所有除了101线以外的100系列接口电路提供一个基准电位。
在数据通信设备中，信号地线连到一点，通常用跨接线的方法把这点连到101线上。
1．1．2数据线
●103线（BA）——发送数据线TXDDTE→DCE
该线是DTE向DTE发送数据的接口电路。
当103线保持OFF状态时，不能发送数据。
只有当105线、106线、107线、108/l或108/2线处于接通状态（ON状态）时，103线才能接通，DTE才能把要发送的数据送到此线上。
●l04线（BB）——接收数据线RXDDCE→DTE
该线是DCE把从线路上收到的模拟信号变成数据信号后送给DTE的接口电路。
为了防止把强噪声当作信号送给DTE，由109线先检查输入信号的电平范围，检查合格后109线接通，这时104线才能接通接收数据。
若109线处于OFF状态，104线也必须处于OFF状态。
1．1．3控制线
●105线（CA）——请求发送线RTSDTE→DCE
该线用于DTE对DCE发送功能的控制。
105线接通（ON状态）时，DCE处于发送方式，若有调制器，将发送载频信号；105线断开（OFF状态）时，表明DTE不想发送数据。
当DTE要求发数据或正在发送数据时，105线都要保持ON状态。
●106线（CB）——允许发送线CTSDCE→DTE
该线上的信号是DCE发出的，它是DCE收到DTE的RTS信号后延迟一段给定时间后对DTE的回答，响应105请求发送信号，ON状态表明DCE已准备好发送数据，可以接收来自DTE的数据并发送出去；OFF状态表明DCE不能发送数据。
●107线（CC）——数据设备准备DSRDCE→DTE
这个信号是DCE送给终端设备的，告诉终端本地通信设备的状态。
当它处于ON时，表明本地DCE已和通信信道接通，处于数传模式，不处于测试、对话或拨号方式。
自动拨号MODEM在拨通对方的DTE时给本地DTE发此信号。
107线处于OFF状态时时，表示MODEM准备工作没完成，在这种情况下，只有125线（呼叫指示）可以动作，进行自动呼叫接收，并进行自动应答，107线信号的ON状态是由108/l或108/2的ON送到MODEM后，由MODEM产生的。
为了使107保持ON状态，108/l或108/2必须处于ON状态。
●108/l线——把数据设备线路（RS-232C标准中无对应接口线）DTE→DCE
该线上信号控制DCE接到线路或与线路断开。
108/l变为ON状态，则MODEM立即和通信线路接通，同时使107线变为ON；108/l变为OFF状态，则103线上所送的数据发送完后，MODEM和通信线路断开连接，但125线可以动作，也就是说MODEM可以接收从线路发来的呼叫信号，并由125线送到DTE。
108/l一旦变成OFF状态，则在107变成OFF以前，它不能再转入0N状态。
●108/2线（CD）——数据终端准备DTRDTE→DCE
该线也是对DCE接通或断开线路进行控制。
108/2处于ON状态表示DTE已做好准备，但不能命令DCE连接到线路上，要使DCE连接到线路上，必须有一个辅助信号。
DCE对于呼叫能自动应答，当收到远端来的振铃信号或收到自动呼叫设备发来的成功信号时，DCE才能和线路接通。
108/2变为OFF状态时，在103线传送的数据传送完毕后，DCE和通信线路断开。
108/1和108/2这两条接口线只能用其中一条。
当108/l或108/2一旦转变为OFF状态时，在107变成OFF状态之前，它不能转变为ON状态。
从DTE的角度来看，用108/l或108/2来控制DCE与线路接通与否的方法是有区别的。
108/l从OFF变成ON，DCE就自动和线路接通，而108/2接通时，如果没有辅助信号，DCE并不与线路接通。
在用交换线路进行数据通信时，使用108/l要特别注意。
通信结束，108/l变成OFF状态，若在线路被切断后，又错误地变成ON状态，则这条线路就成为占线状态，其它数据终端设备发的呼叫信号就不能通过。
为了防止这种情况发生，通常希望使用108/2。
如果交换线路所用的MODEM是自动工作的则某个交换机一发出呼叫信号，125线就变成QN状态，这时108/2若是ON状态，MODEM就和线路接通，可以进行通信了。
●109线（CF）一一接收线路信号检测（数据载波检测）DCDDCE→DTE
该线信号表示从通信线路收到的载波电平是否在合适的规定范围内。
109线为ON状态，表示接收信号在规定范围内，DCE已正确接收到远程DCE传来的载波信号，此时104线的数据是有效的；109线为OFF状态时，表示接收到的载波信号不在规定的范围，此时不能接收）104线上的数据。
●110线（CG）一一信号质量检测SQDDCE→DTE
该线信号处于OFF状态时，表示传输中有较高的错误概率；当该线信号处于ON状态时，表示错误概率较低。
●l1l线（CH）———数据信号速率选择（DTE）DTE→DCE
该线用于从双速率同步或异步DCE的两个数据信号速率中选择一个速率。
当111线被DTE置成ON状态时，选择较高的速率，置成OFF时选择较低的速率。
●112线（CE）——数据信号速率选择（DCE）DCE→DTE
ll2线的功能与111线基本相同。
不同之处在于112线由DCE来设置，用来选择DTE的两个基本点信号速率，以便与DCE的速率相一致。
它们在接口中使用同一脚号，只能由一个电路起作用。
●125线（DCE）一一振铃指示CIDCE→DTE
该线信号表示DCE是否正在接收远程站的呼叫。
ON状态表示呼叫信号正在被接收，OFF状态表示不在接收呼叫信号，它的操作不受108/2线OFF状态影响。
这一信号通常只在交换网上传输时使用，交换网上的MODEM都设计成带有振铃指示电路。
在人工呼叫和应答下125线不用。
●140线（RL）一一环测/维护测试DTE→DCE
该线上信号用来启动、释放DCE中的LOOP2或其它维护测试状态。
ON状态表示建立LOOP2或维护测试，OFF状态将使LOOP2或维护测试状态释放。
●141线（LL）一一本地环测试DTE→DCE
该线上信号用来控制DCE的LOOP3测试状态。
ON状态表示建立LOOP3的测试状态，OFF状态表示不处于维护测试状态，可以传输数据。
1．1．4定时线
定时线在同步方式时用，是传送数据信号定时信息的信号线，此信号线有发送端控制和接收端控制两种。
在异步方式时，定时线未定义。
●113线（DA）——发送信号码元定时（DTE）TXCDTE→DCE
该线是把发送数据的码元定时信号送给MODEM。
使用此线时，对MODEM来说叫外同步。
该线上的定时信号是占空比为1的方波，从ON状态至OFF状态的跃变应对准103线上信号元的中点，如图1（a）所示。
因此，码元定时的周期决定了数据传输的速度。
在107线为ON状态时，113线必须不断地提供定时信号；107线为OFF时，113线可以提供定时信号，也可以个提供。
●114线（DB）一发送信号码元定时（DCE）TXCDCE→DTE
该线是把发送数据的码元定时信号送给DTE。
对MODEM来说是内同步。
114线和113线基本相同，区别在于113上的定时信号由DTE产生，送给DCE；而114上的定时信号由DCE产生，送给DTE。
此外，114从ON到OFF的变化点表示103上信号码元的终了，如图1（b）所示。
113线和114线只能选用其中的一条。
●115线（DD）——接收信号码元定时RXCDCE→DTE
MODEM用该线把它产生的接收信号码元定时送给DTE，该定时信号也是方波。
由ON到OFF状态的跃变点对准104线上每个码元信号的中点，如图1（c）所示。
图1发、收定时和数据关系
109线处于ON状态时，MODEM要不断向115线提供定时信号。
109线变为OFF状态后，这个定时信号可以保留一段时间。
以上100系列接口线是V.24建议接口线的主要部分，另外V.24建议还有一些反向信道信号线。
118线（SBA）——辅助发送数据DTE→DCE
ll9线（SBB）——辅助接收数据DCE→DTE
120线（SCA）——辅助请求发送DTE→DCE
121线（SCB）——辅助允许发送DCE→DTE
122线（SCF）——辅助接收线路信号检测DCE→DTE
以上反向信道信号线的意义和正向信道对应信号线的意义相同.
一般情况下，接口电路经常使用的有12条信号线，其中发送码元定时长采用内同步，为一般的MODEM中都有发送时钟。
对于异步通信不使用定时信号线，常用的借口线只有8条。
例如，IBMPC机通过MODEM进行异步通信时，PC机异步口和MODEM的典型连接如图2所示。
图2PC机异步口和MODEM的连接
1．2200系接口线
200系列接口线专用于DTE和包含并行自动呼叫器的DCE之间的接口电路。
如图3示。
图3V.24200系列接口线
其中，206、207、208、209线由DTE向DCE发送拨号号码（十进制）和控制字符，它的编码组合如表2所示。
表中控制字符EDN用于表示拨号号码结束，使DCE等待被叫数据站的应当。
控制字符SEP用于使自动呼叫设备插入适当大时间间隔。
比如，在电话交换网络、中，经内部小交换机外线时，在拨“0”之后往往需要一个停顿时间，才能拨后面的一串电话号码，此时可利用插入SEP来实现。
210、211线用于控制自动发送拨号数字的快慢，211线由DTE通知DCE，拨号数字已经是现在206-209上，DCE可以读取该数字。
210线由DCE同志DTE，自动呼叫设备已经作好接收下一个数字的准备。
表2呼叫数字编码
接口线
1234567890EDNSEP
206（20）
207（21）
208（22）
209（23）
101010101001
011001100000
000111100011
000000011011
2过程特性
V.24建议不但定义了接口电路的名称、功能，而且定义了各借口电路之间的相互关系和操作要求，即过程特性。
在V.24接口电路中、107和108／l或108／2是一组控制电路，用于控制MODEM与通信线路的接续。
108／l或108／2是由DTE发送控制命令，107是由DCE对108/l或108/2的响应。
通常，对于采用人工呼叫和人工应答的数据站，DTE采用108／l进行控制，而对于自动呼叫和自动应答的数据站，DTE采用108／2进行控制。
此时要求108／2和125线都成为ON状态才能导致MODEM与线路接续。
125线成为0N状态表示自动呼叫和应答站已经做好准备。
当DCE将107线置成ON状态时，DCE就可能向线路发送必要的线路信号（载频），以便对数据信号进行调整（如均衡、同步等）。
当l07线成为ON状态，而且142线也成为ON状态时，表示DCE已做好准备，允许DTE发送数据信号进行维护测试。
在某些使用专用线路的场合，在DTE和DCE接口电路中可以不提供108／1、108／2和107线，此时可分别在DTE和DCE中将108／l或108／2和107固定接成ON状态。
V.24建议中的另一组控制电路是105和106。
它们是在线路接续完成之后用于控制DTE和DCE之间数据的发送和接收过程。
尤其是在半双工数据通信和分支数据电路的情况下，需要它们来分别实现数据传输方向的转换和探询／选择的转换。
DTE将105线置成ON状态。
表明它要求发送数据，DCE检测到105为ON状态之后就进入发送方式，准备好发送数据，而且它也通知远程DCE调态到可以接收数据的状态。
DCE将106置成ON状态向DTE表示它已做好了发送数据的准备。
当105被DTE置成OFF状态，表明它要求停止发送数据，DCE将106置成OFF状态予以响应。
在半双工的MODEM中，当107处于ON状态后，如果105也处于ON状态，MODEM就开始发送载频，经过一段时延将106置成ON状态，DTE就可以发送数据了。
当107处于ON状态，105处于OFF状态，则开始检测输入的载频信号，一旦检测到载频信号，表示远程DTE要求发送数据，由DCE将109置成ON状态，通知DTE准备从104线上接收数据。
在全双工的MODEM中，由于通信双方随时都可以发送和接收数据，不需要倒换数据传输方向，因此DTE和DCE接口电路中可以不提供105线，而在DCE中将105线固定接成ON状态，这时将由107线代替105线的作用，控制载频的发送，并经过时延后，DCE使106处于ON状态。
当l06接通之后，就允许DTE通过103线发送数据。
当105和106都处于OFF状态时，DTE在103线上保持二进制“1”状态。
在105和106都有处于ON状态，但是103线上无数据可发送时（空闲时间），DTE可以发送连续二进制“1”或“0”和“1”交替或保持定时同步的其它序列，如SYN字符或帧标志（Flag）等。
例：
半双工异步通信方式中接口线操作顺序描述。
其操作过程如图4所示。
图4DTE／DCE接口的半双工异步操作
叙述如下：
（1）接续过程：
当DTEA要求接到线路上时，先使108／l线成为ON状态，通知DCEA接至线路。
DCEA收到108／l后，使107线成为ON状态，表示DCEA已作好准备。
然后DCEA呼叫远方，向DCEB拨号呼叫，DCEB的125线置成ON状态，DTEB若响应，则置108／2成ON状态，DCEB以107为ON状态响应。
（2）启动传输控制，DCE间实现同步：
DTEB有数据要发送，则置105为0N状态，DCEB收到105的请求后，向DCEA发送载波，DCEA检测到合格的载波后，将109线置为ON状态，同时使104线有效，经过一段延迟后，DCEB将106线置ON，表示允许DTEB发送数据。
（3）数据传输：
DTEB在103线上发送数据，当发完一个字符或一帧后，使105变成OFF，106随之也变成OFF，表示DTEB变为接收状态或准备下一次发送。
（4）另一个传输方向上重复
（2）、（3）。
（5）线路拆断。
3电气特性（V.28协议）
DTE／DCE接口的电气特性，主要规定了发送端驱动器和接收器的电平关系、负载要求及连接距离等。
V.24／RS-232C接口的电气特性符合V.28建议，其接口电路如图5所示。
其电平与TTL和MOS电路电平完全个同，电压对地是对称的，逻辑“0”至少为3V，作用“ON”；逻辑“1”小于-3V，作用为“OFF”。
实际中，电平由12V或15V的电源供给，“ON”、“OFF”间的电压差能达到20V或更大。
图5V.24／RS-232C接口电路
V.28建议规定的电气特性有一些不足之处，首先是参考地线（信号线）问题。
所有信号的回线共用一根地线，所以串音较大。
这是一种不平衡的电气特性。
另一个电气问题是电缆电容。
V.28建议规定在数据信号速率为20kb／s时，被驱动电路的电容，包括所连电缆电容必须小于2500pf，对于一个多芯电缆来说，每英尺45~50pf电容是很平常的，所以满足电容特性电缆长度为50英尺（15.24米）。
实际上可以正常工作的距离远远大于给出的距离，但由于电缆电容等因素的影响，会使工作不可靠。
当数据信号速率降低时，可增加传输距离，如速率为1200b／s时，传输距离可达30英尺，速率9600b／s时，传输距离为200英尺。
4机械特性
V.24建议未对机械特性作规定，使用ISO的标准，与ISO2100兼容。
连接器使用25针的D型插头与插座，常称为DB-25连接器，一般插头与DTE相连，插座与DCE相连。
图6给出了V.24接口引线分配。
RS-232C接口的机械特性同V.24接口。
图6V.24引线分配图
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