Asynchrone Datenübertragung

Grundlagen

Bei einem seriellen, asynchronen Datentransfer werden die einzelnen Bits, aus denen jedes Datenbyte besteht, nacheinander über eine Leitung übertragen. Asynchron bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Taktinformation nicht mit übertragen wird und daher eine häufige Neusynchronisation durch Start-/Stopbits erfolgen muß. Ein Datenformat von 8 Datenbit, ohne Parität und 1 Stopbit erfordert so zum Beispiel einen zeitlichen Synchronisationsaufwand von 20%. Bei synchroner Datenübertragung fällt dieses Verhältnis wesentlich günstiger aus, da hier die Taktinformation entweder auf einer eigenen Leitung oder zusammen mit den Daten übertragen wird.

Der Ruhezustand der Übertragungsleitung, der auch mit "Mark" bezeichnet wird, entspricht dem Pegel einer logischen "1". Die zur Übertragung verwendeten Spannungs- bzw. Strompegel können der Beschreibung der einzelnen Schnittstellen entnommen werden.

Die Übertragung eines Bytes beginnt mit einem vorangestellten Startbit, das als logische "0" gesendet wird. Anschließend werden nacheinander 5 bis 8 Datenbit, beginnend mit dem niederwertigsten (LSB) Bit, ausgegeben. Dem letzten Datenbit kann ein Paritätsbit folgen, das zur Erkennung von Übertragungsfehlern dient. Das Paritätsbit bewirkt, daß bei gerader ("EVEN") Parität immer eine gerade bzw. bei ungerader ("ODD") Parität eine ungerade Anzahl von "1"-Bits übertragen wird. Das Ende des Zeichens wird wahlweise durch mindestens 1 oder 2 Stopbit gebildet. Alle Bits werden sequentiell mit Geschwindigkeiten von 50..115200 Baud gesendet:

Datenfluss-Steuerung:

Zur Vermeidung von Datenverlusten muß der Empfänger die Datenübertragung anhalten können, wenn keine weiteren Daten mehr verarbeitet werden können. Dieses sogenannte Handshake kann auf zwei Arten realisiert werden:

• Software-Handshake:

  Der Empfänger sendet zur Steuerung des Datenflusses spezielle Zeichen an den Sender. Sehr verbreitet ist das XON/XOFF-Handshake, bei dem die ASCII-Zeichen 11H und 13H verwendet werden.

• Hardware-Handshake:

  Der Empfänger steuert den Datenfluß über den Pegel spezieller Handshake-Leitungen

Definition der Signale im Modem-Betrieb

• TxD/RxD (Transmit Data/Receive Data) dienen dem Datenaustausch zwischen DTE-Endgerät und Modem.

• RTS/CTS (Request To Send/Clear To Send) sind die Signale, über die die Hardware-Flußkontrolle durchgeführt wird. Durch Setzen der RTS-Leitung auf "ON" signalisiert der Rechner dem Modem, daß er bereit ist, Daten zu empfangen. Die Funktion dieser Leitungen kann durch die Software des Rechners oder durch die entsprechenden Modem-Steuerbefehle geändert bzw. abgeschaltet werden.

• DTR (Data Terminal Ready) signalisiert dem Modem durch ein "ON", daß das angeschlossene Datenendgerät eingeschaltet und betriebsbereit ist. Darüberhinaus kann das Modem so konfiguriert werden, daß es sich bei einem "ON"/"OFF"-Flankenwechsel von der Telefonleitung abschaltet und den Auto-Answer-Modus deaktiviert. Die Auswertung der DTR-Leitung am Modem kann über entsprechende Steuerbefehle ausgeschaltet werden.

• DSR (Data Set Ready) signalisiert dem angeschlossenen Rechner, die grundsätzliche Betriebsbereitschaft des Modems. Über den entsprechenden Modembefehl kann die Funktion dieser Leitung abgeschaltet, und der Pegel dieser Leitung konstant auf ON gelegt werden.

• DCD (Data Carrier Detect) geht in den Zustand "ON", wenn ein Datenträgersignal auf der "Postseite" erkannt wurde. Auch die Funktion dieses Signales läßt sich über einen Modembefehl abschalten. Der Pegel ist in diesem Fall konstant "ON".

• RI (Ring Indicator) wird bei einem ankommenden Ruf für die Dauer des Klingelzeichens auf "ON" gesetzt.

Definition der Signale in der übrigen Datentechnik

An der Erläuterung der bei einem Modembetrieb benötigten Signale läßt sich erkennen, daß einige Leitungs-Funktionen nur bei einem Einsatz im öffentlichen Wählnetz von Interesse sind. Auch lassen sich die Funktionen der grundsätzlichen Betriebsbereitschaft (DTR/ DSR) und der Flußkontrolle (RTS/CTS) bei einer Direkt-Verbindung zweier DTEs zusammenfassen, so daß in diesem Fall lediglich noch 4 Signale (zzgl. Masseleitung) für eine Datenübertragung mit Hardware-Handshake benötigt werden.

• TxD/RxD (Transmit Data/Receive Data) dienen dem Datenaustausch zwischen DTE-Endgerät und Modem.

• RTS/CTS oder DTR/DSR Die Bereitschaft, Daten entgegenzunehmen, zeigt das Endgerät durch Setzen des Handshake-Ausgang auf "ON" an. Entsprechend wird "Nicht bereit" durch "OFF" signalisiert. Andererseits sendet das Endgerät nur dann Daten an den Partner, wenn sein eigener Handshake-Eingang auf ON-Pegel liegt. Abhängig von Typ und Hersteller können sich die Kombinationen der Handshake-Ein- und Ausgänge unterscheiden. So nutzen z.B. Industrie-Steuerungen in der Regel die Signale RTS/CTS wohingegen die meisten Drucker ihre Bereit-Meldung über DTR ausgeben. Im Zweifelsfall sollte die Dokumentation des Herstellers beachtet werden.