數(shù)據(jù)鏈路層的主要協(xié)議分析與解串器AIM916介紹

數(shù)據(jù)鏈路層的主要協(xié)議有：

1、Point-to-Point Protocal——PPP點(diǎn)到點(diǎn)。

2、Ethernet——以太網(wǎng)。

3、High-Level Data Link Control Protocal——高級(jí)鏈路控制協(xié)議。

4、Frame Relay——幀中繼。

5、Asynchronous Transfer Mode——異步傳輸模式。

隨機(jī)訪問協(xié)議：

在隨機(jī)訪問協(xié)議中，不采用集中控制方式解決信息發(fā)送的次序問題。所有用戶都可以根據(jù)自己的意愿隨機(jī)發(fā)送信息，占用信道全部速率。在總線網(wǎng)中，當(dāng)有兩個(gè)或者多個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送信息的時(shí)候，就會(huì)產(chǎn)生幀的沖突。這導(dǎo)致所有沖突用戶的發(fā)送均失敗。

為了解決隨機(jī)接入發(fā)生的碰撞，每個(gè)用戶需要按照一定的規(guī)則反復(fù)的重傳他的幀。知道幀沒有碰撞到通過。

這些規(guī)則就是隨機(jī)訪問MAC協(xié)議。

重用的協(xié)議：ALOHA協(xié)議，CSMA協(xié)議，CSMA/CD協(xié)議，CSMA/CA協(xié)議

這些協(xié)議的核心思想都是：勝利者通過爭(zhēng)用獲得信道，進(jìn)而獲得信息的發(fā)送權(quán)，所以說隨機(jī)訪問MAC協(xié)議，也叫爭(zhēng)用型協(xié)議。

MAC采用信道劃分機(jī)制，那么節(jié)點(diǎn)之間的通信，要不就是共享空間，要不就共享時(shí)間，要不就兩個(gè)都共享。

隨機(jī)MAC：實(shí)質(zhì)上是一種廣播信道轉(zhuǎn)化為點(diǎn)到點(diǎn)信道的行為。

因?yàn)?a target="_blank">交換機(jī)可以轉(zhuǎn)發(fā)廣播，隨機(jī)訪問MAC，可以將廣播轉(zhuǎn)化為point to point

1.1、ALOHA協(xié)議：隨機(jī)接入系統(tǒng)協(xié)議

1.2、CSMA協(xié)議：

如果每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送前都先偵聽一下公用的信道，那么發(fā)送信道空閑后再發(fā)送，那么將會(huì)大大減小沖突的可能。從而提高信道的利用率。

載波偵聽多路訪問（Carrier Sense Multiple Access，CSMA）

CSMA協(xié)議對(duì)ALOHA協(xié)議的一種改進(jìn)，也就是多了一個(gè)載波偵聽裝置。

1.3、CSMA/CD協(xié)議：載波偵聽多路訪問/碰撞檢測(cè)

是對(duì)CSMA協(xié)議的改進(jìn)方案，適用于總線型網(wǎng)絡(luò)或者半雙工網(wǎng)絡(luò)環(huán)境

載波偵聽：也就是發(fā)送前先偵聽，每次發(fā)送數(shù)據(jù)之前都要先檢查一下總線上是否有其他站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有則暫時(shí)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，等待信道變?yōu)榭臻e的時(shí)候再發(fā)送。

碰撞檢測(cè)：就是一邊發(fā)送一邊偵聽，適配器在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候變檢測(cè)信道上的信號(hào)電壓的變化情況，用來判斷自己在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候其他站點(diǎn)是否也在發(fā)送數(shù)據(jù)。

CSMA/CD工作流程：先聽后發(fā)，邊聽邊發(fā)，沖突停發(fā)，隨機(jī)重發(fā)總線的傳播時(shí)延對(duì)CSMA/CD的影響很大，CSMA/CD中的站不能同時(shí)發(fā)送和接收所以CSMA/CD的以太網(wǎng)是不進(jìn)行全雙工通信，只能進(jìn)行半雙工通信。

1.4、CSMA/CA協(xié)議

CSMA/CD協(xié)議已經(jīng)應(yīng)用在使用有線連接的局域網(wǎng)中，但是要在無線局域網(wǎng)的環(huán)境下，卻不能用。

CSMA/CD協(xié)議，尤其是碰撞部分，因?yàn)闊o線局域網(wǎng)中，接受信號(hào)的強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于發(fā)送信號(hào)的強(qiáng)度。而且在無線介質(zhì)上信號(hào)強(qiáng)度變化范圍很廣，要實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)，那么在硬件上要花費(fèi)很大。

在無線通信中，并非所有的站點(diǎn)都可以偵聽到對(duì)方，也就是隱蔽站的問題。

CSMA/CA協(xié)議，廣泛用于無線局域網(wǎng)。

把碰撞檢測(cè)改成了碰撞避免（Collision Avoidance，CA）。

碰撞避免：不是指協(xié)議可以完全避免碰撞，而是指協(xié)議的設(shè)計(jì)要盡量減少碰撞的發(fā)生概率。

CSMA/CA采用二進(jìn)制指數(shù)退避算法。通過預(yù)約信道，ACK幀，RTS/CTS幀，三種機(jī)制來實(shí)現(xiàn)碰撞避免

RTS/CTS幀，主要用來解決無線網(wǎng)的隱蔽站問題。

預(yù)約信道，ACK幀，都是必須要實(shí)現(xiàn)的。

預(yù)約信道：發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)想起他站點(diǎn)通過告知自己傳輸數(shù)據(jù)需要的時(shí)間長(zhǎng)度，方便讓其他站點(diǎn)在這段時(shí)間內(nèi)部發(fā)送數(shù)據(jù)，避免碰撞。

ACK幀：所有站點(diǎn)在正確接收到發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)幀后，都需要向發(fā)送方應(yīng)答一個(gè)ACK幀。

總結(jié)：

CSMA/CA協(xié)議的基本思想：發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候先廣播告知其他節(jié)點(diǎn)，讓其他節(jié)點(diǎn)在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)不要發(fā)送數(shù)據(jù)，避免碰撞。

CSMA/CD協(xié)議的基本思想：發(fā)送前先偵聽，邊發(fā)送邊偵聽，一旦出現(xiàn)碰撞馬上停止發(fā)送。

輪詢?cè)L問MAC：令牌傳遞協(xié)議：

在輪詢?cè)L問中，用戶不能隨機(jī)的發(fā)送信息，是通過集中控制的監(jiān)控站，以循環(huán)的方式輪詢每個(gè)節(jié)點(diǎn)。然后決定信道的分配。

當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)使用信道的時(shí)候，其他節(jié)點(diǎn)都不能使用信道。典型的輪詢MAC協(xié)議是令牌傳遞協(xié)議，令牌環(huán)局域網(wǎng)。

令牌傳遞協(xié)議：一個(gè)令牌在各個(gè)節(jié)點(diǎn)以一個(gè)固定的次序交換。令牌是個(gè)特殊的比特組成的幀，當(dāng)換上的站希望傳遞幀的時(shí)候，就必須等待令牌，一旦收到令牌，站點(diǎn)就可以啟動(dòng)發(fā)送幀。

輪詢MAC適合復(fù)雜很高的廣播信道，負(fù)載很高的信道就是多個(gè)節(jié)點(diǎn)在同一時(shí)刻發(fā)送數(shù)據(jù)概率很大的信道。

如果廣播信道采用隨機(jī)MAC，發(fā)生沖突的概率很大，而采用輪詢MAC則可以更好滿足各個(gè)節(jié)點(diǎn)的要求。

輪序的實(shí)質(zhì)：不共享時(shí)間，空間。實(shí)質(zhì)上就是在隨機(jī)MAC的基礎(chǔ)上，限定了有權(quán)利發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)只能有一個(gè)。

即使是廣播信道，都可以通過MAC使得廣播信道邏輯上變成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的信道。所以說數(shù)據(jù)鏈路層研究的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)之間的通信。

局域網(wǎng)使用的協(xié)議主要在數(shù)據(jù)鏈路層。

廣域網(wǎng)使用的協(xié)議主要在網(wǎng)絡(luò)層。

也就是說網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，節(jié)點(diǎn)除了要給出數(shù)據(jù)外，還要給數(shù)據(jù)包裝上一層控制信息，用來實(shí)現(xiàn)檢錯(cuò)糾錯(cuò)的功能。如果這層信息是數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議控制信息，就叫做使用了數(shù)據(jù)鏈路的協(xié)議，如果這層控制信息是在網(wǎng)絡(luò)層，就是使用了網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議。

廣域網(wǎng)強(qiáng)調(diào)：資源共享。

局域網(wǎng)強(qiáng)調(diào)：數(shù)據(jù)傳輸。

廣域網(wǎng)中一個(gè)重要問題：路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)。

路由選擇協(xié)議：負(fù)責(zé)搜索分組從某個(gè)節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最佳路由，以便構(gòu)成路由表。

分組轉(zhuǎn)發(fā)：從路由表構(gòu)造出轉(zhuǎn)發(fā)分組的轉(zhuǎn)發(fā)表。

PPP協(xié)議和HDLC協(xié)議是目前最常用的兩種廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層的面向字節(jié)的協(xié)議

PPP協(xié)議（Point to Point Protocol）:

使用串行線路通信的面向字節(jié)的協(xié)議，PPP協(xié)議應(yīng)用在直接連接的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的連路上。

目的：通過撥號(hào)或者專線方式建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接放松數(shù)據(jù)，讓它成為各種主機(jī)，網(wǎng)橋，路由器之間簡(jiǎn)單連接的解決方法。

PPP協(xié)議：在SLIP的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，可以在異步線路上傳輸，也可以在同步線路上用。

不僅用于Modem鏈路，還可以用于路由器和路由器之間的鏈路。

PPP組成：

鏈路控制協(xié)議LCP：用來建立，配置，測(cè)試，管理數(shù)據(jù)鏈路。

網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP：由于PPP可以同時(shí)用多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，每個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議要用一個(gè)相應(yīng)的NCP來配置。一個(gè)將IP數(shù)據(jù)報(bào)封裝到串行鏈路的方法。

PPP幀和HDLC幀的格式一樣，收尾都是相同的標(biāo)志字段為7E。

PPP協(xié)議是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的，不是總線型，不用CSMA/CD協(xié)議。

HDLC協(xié)議：

高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（High-level Data Link Control）：面向比特的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。

HDLC協(xié)議不依賴任何一種字符集編碼，數(shù)據(jù)報(bào)文可以透明傳輸。

PPP是面向字節(jié)的，HDLC協(xié)議是面向比特的。

TCP/IP協(xié)議簇：TCP，IP，ICMP，ARP，RARP，UDP，DNS，F(xiàn)TP，HTTP。

HDLC，PPP是ISO提出的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，不屬于TCP/IP協(xié)議簇

產(chǎn)品描述;

AIM916是首款基于車載高清鏈路協(xié)議（AHDL）的解串器。本解串器和與之對(duì)應(yīng)的AIM915串行器一起使用，即可建立一個(gè)純數(shù)字的高清傳輸界面，以實(shí)現(xiàn)車載高清顯示、百萬像素視頻傳感器以及雙向通訊等應(yīng)用中的音視頻以及控制數(shù)據(jù)的同步傳輸。

AIM916接受來自單個(gè)差分STP對(duì)或單個(gè)電纜的串行界面，即車載高清鏈路（AHDL）界面，并將其轉(zhuǎn)換為4路LVDS數(shù)據(jù)/控制流、一對(duì)LVDS時(shí)鐘以及I2S音頻數(shù)據(jù)。

AHDL 協(xié)議支持經(jīng)由單個(gè)差分STP對(duì)或單個(gè)電纜的全雙向通訊，即高速的正向數(shù)據(jù)傳輸通道和低速反向通訊通道。封包后的全音視頻數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)經(jīng)由單個(gè)差分STP對(duì)或單個(gè)電纜傳輸，可減少系統(tǒng)內(nèi)部連接，簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)并消除傳輸漂移。

車載高清鏈路協(xié)議（AHDL）協(xié)議內(nèi)植雙向控制協(xié)議，I2C以及GPIO的遠(yuǎn)程控制模式下最高可以近乎0延遲地運(yùn)行在5Mbits/s，從而賦能串行/解串器以及所連接的局域或遠(yuǎn)程設(shè)備的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)編程，并獨(dú)立于音視頻本身的時(shí)序。

AIM916滿足ISO10605以及IEC 61000-4-2 ESD 標(biāo)準(zhǔn)，并通過AEC Q100 2級(jí)認(rèn)證。

AIM916 為48-pin (7mm x 7mm) WQFN 封裝，0.5mm引線距并可運(yùn)行在-45oC 至 +125oC的溫度范圍。

1 Description

The AIM916 is the first De-Serializer based on

Automotive High Definition Link (AHDL) protocol. In

conjunction with an AIM915 Serializer, a complete

high-speed digital interface, for concurrent

transmission of video, audio, and control data for

automotive HD display and megapixel image sensor

applications, is established.

The AIM916 receives and converts a single-signal

pair or single cable high-speed serialized interface,

the Automotive High Definition Link (AHDL), to four

LVDS data/control streams, one LVDS clock pair, and

I2S audio data. The AHDL protocol supports a full

duplex, high speed forward channel data transmission

and a low-speed reverse channel communication over

a single differential STP pair, or a single cable.

Packetizing all information of audio, video, and control

data over a single differential STP pair or a single

cable reduces the interconnectivity and simplifies

system design, while also eliminating skew issues.

The bi-directional control protocol, embedded in the

AHDL serial link protocol, operates up to 5Mbits/s for

I2C and GPIO remote control with near-zero latency,

allowing real-time programming of Serializer, de

Serializer, and any local or remote device attached,

independent of audio/video timing.

The AIM916 meets ISO10605 and IEC 61000-4-2

ESD standard, and AEC Q100 Grade2 qualified.

The AIM916 is available in a 48-pin (7mm x 7mm)

WQFN package with 0.5 lead pitch and operates over

temperature range from -45oC to +125oC.

5 應(yīng)用場(chǎng)景;

車載導(dǎo)航系統(tǒng)以及信息娛樂系統(tǒng)的ECU 至顯示屏連接

車載后排和駕駛員副座的信息娛樂系統(tǒng)

高級(jí)自動(dòng)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）

車載高清攝像系統(tǒng)

車載360o 環(huán)視系統(tǒng)

機(jī)器人系統(tǒng)

工業(yè)級(jí)視頻傳輸和控制系統(tǒng)

簡(jiǎn)化的應(yīng)用框圖;

6 功能及優(yōu)勢(shì)；

車輛智能顯示系統(tǒng);

雙向控制通道界面與I2C串行控制總線

兼容;強(qiáng)健的EMI/EMC 容忍以及極小的功耗

業(yè)內(nèi)最優(yōu)的DC平衡和數(shù)據(jù)加擾構(gòu)架

最小功耗：65mA

最優(yōu)化供電電流：60mA

單端3.3V 供電，同時(shí)支持1.8V或者3.3V 兼容的I/O 界面

全速下交流耦合的SPT線（100 Ω）或電纜線（50 Ω ）的鏈接線纜長(zhǎng)度可達(dá)10米

48-Pin (7mmx7mm) WQFN 封 裝 ，0.5 引線距

高速正向AHDL通道;

高清視頻顯示可達(dá)1080p60線速率可達(dá)3.4 Gbits/s

支持15MHz至95MHz的PCLK

支 持 RGB888, RGB565, YUV422,

YUV444, VS, HS, DE 以及I2 S 等音視頻格式

支持7.1CH環(huán)繞立體聲所需的4路I2S數(shù)字音頻輸入

內(nèi)置PRBS 模式發(fā)生器，支持BER測(cè)試、連接質(zhì)量測(cè)試

內(nèi)置彩條發(fā)生器，支持連接測(cè)試及評(píng)估

強(qiáng)健的雙向控制通道;

自適應(yīng)電纜平衡匹配

遠(yuǎn)程命令、局域或遠(yuǎn)程訪問速率最高可達(dá)5Mbit/s

兩個(gè)通用I/O通道專用管腳，支持4個(gè)雙向通用I/O通道

符合標(biāo)準(zhǔn);

符合AEC Q100 的2級(jí)認(rèn)證

HBM 模式下耐壓 >8-kV ；

符合 ISO10605 以及ISO 61000-4-2 ESD 評(píng)級(jí)

以上是AIM916是首款基于車載高清鏈路協(xié)議（AHDL）的解串器替換TI916一起交流廣大電子好友歡迎過來指導(dǎo)工作共同進(jìn)步.