《WSN物理层》PPT课件

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1、第五讲：WSN物理层中国农业大学工学院王新电话：010-62736591E-mail：wangxin117@cau.edu.cn«无线传感器技术»课程讲义教学目的：掌握WSN物理层相关知识学时：2学时本讲重点：基本概念、主要技术教学目标基本概念：在计算机网络中物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输介质上传输数据的比特流。国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization,IOS)对开放系统互联(OpenSystemInterconnecti

2、on，OSI)参考模型中物理层的定义如下：物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接，提供机械的、电气的、功能的和规程性的特性。5.1物理层概述5.1物理层概述利用电话网络进行数据通信通常物理接口标准对物理层的四个特性进行了描述：5.2物理层特性①机械特性：它规定了物理连接时使用的可接插连接器的形状和尺寸，连接器中的引脚数量和排列情况等。②电气特性：它规定了在物理连接上传输二进制比特流时，线路上信号电平高低、阻抗以及阻抗匹配、传输速率与距离限制。③功能特性：它规定了物理接口

3、上各条信号线的功能分配和确切定义。物理接口信号线一般分为数据线、控制线、定时线和地线。④规程特性：它定义了信号线进行二进制比特流传输线的一组操作过程，包括各信号线的工作规则和时序。5.3物理层协议作用DTE数据终端设备（DataTerminalEquipment），具有一定的数据处理能力和数据收发能力的设备。DCE数据通信设备（DataCircuit-terminatingEquipment），它在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、保持和释放链路的连接。5.4机械特性指明接口

4、所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列方式，定义接插及锁紧方式等。以RS-232C接口为例：RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，定义是“DTE和DCE之间串行二进制数据交换接口技术标准”。5.4机械特性RS-232C（25针）接口机械特性：RS-232（9针）接口机械特性：5.5电气特性指明接口电缆的线路上出现的电压、电流、传输距离等范围。逻辑电平在TXD和RXD上：逻辑1（MARK）=-3V～-15V逻辑0（SPACE）=+3V～+15V在RTS、CTS、DSR、DTR

5、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由以上定义可以看出，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-3V～+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。5.5电气特性指明接口电缆的线路上出现的电压、电流、传输距离等范围。传输距离由RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为15m，4%码元畸变指标相对保守，在实际应用

6、中，约有99%的用户是按码元畸变10～20%的范围工作的，所以实际使用中距离会远超过15m,最大传输距离在50m左右。5.6功能特性指明某条线上出现的某一电平的电压信号表示何种意义，通信过程中完成何种功能。5.6功能特性引脚连接：5.7规程特性指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序，是功能事件时序的描述。RS-232C接口工作过程5.8USB接口USB:UniversalSerialBus通用串行总线自带电源：输出5V，500mA支持热插拔速度快：12M、480M、4.8G支持即插即用：驱动通用

7、标准统一：USB1.1，2.0，3.0支持级联：最高可连接至127个设备5.8USB接口USB1.0/1.1：低速：1.5M全速：12MUSB2.0：兼容USB1.0/1.1lowspeed1.5Mbpsfullspeed12Mbpshighspeed480MbpsUSB3.0兼容USB1.0/1.1/2.0：8线制全双工接口supperspeed最高速度支持4.8Gbps5.8USB接口USB2.0接口定义：1+5V2DATA-数据-3DATA+数据+GND地USB2.0线缆红色：电源线+5V棕

8、色：地线黄色：DATA+蓝色：DATA-采用差动传输，带填充的反向不归零NRZI编码（"1"由不出现电平变化来表示，而"0"由电平发生变化来表示）USB接口分为A、B、mini三种接头形式5.8USB接口Type-AType-AType-BType-B接口miniUSB接口非标准的miniUSB接口5.8USB接口5.8USB3.0接口Type-A接口5.8USB3.0接口Type-B接口5.8USB3.0接口USB3.0接口线样品5.8USB3.0接口尺寸规范USB控制器Root