文章目录
 
一、 封装数据帧
二、 "数据帧" 附加信息
三、 "数据帧" 帧同步
四、 "数据帧" 长度
五、 "数据帧" 组装方法
六、 透明传输
七、 字符计数法
八、 字符填充法 ( 加转义字符 )
九、 零比特填充法 ( 5 "1" 1 "0" )
十、 违规编码法
十一、 透明传输常用方法

 

 

 

 

 
一、 封装数据帧
 
 

 
封装数据帧 :
 
① 发送端封装数据帧 : 在 网络层 下发的 IP 数据报 信息基础上 , IP 数据报 的 前面 加上 帧首部 , IP 数据报 的后面 加上 帧尾部 ;
 
② 接收端识别数据帧 : 接收端 收到 物理层 上交的 比特流 之后 , 根据 数据帧 的首部 , 尾部 标记 , 从连续的比特流中 , 识别出 数据帧的 开始 和 结束位置 ;
 

 

 

 

 
二、 “数据帧” 附加信息
 
 

 
"数据帧" 附加信息 :
 
① 帧界定符 : 首部 和 尾部 包含 很多控制信息 , 其中的一种控制信息 帧定界符 , 用于确定 数据帧的界限 ;
 
② 其它信息 : 除了 帧定界符 之外 , 还包括 差错控制信息 , 流量控制信息 , 物理地址信息 ;
 

 

 

 

 
三、 “数据帧” 帧同步
 
 

 
"数据帧" 帧同步 :
 
① 帧界定符 : 在 首部 和 尾部 添加的 字段 中有 帧定界符 , 根据 帧定界符 可以确定数据帧的开始 , 结束位置 ;
 
② 帧同步 : 接收方 从 接收到的 二进制 比特流中 , 识别出 数据帧的 其实位置 和 终止位置 ;
 
③ 数据帧 发送 与 接收 : 发送方 从 帧首部 开始发送 , 到 帧尾部 发送完毕 , 接收方 首先从 帧首部 判断数据帧的开始 , 直到 接收到帧尾部 帧定界符 , 确定收到了一个完整的数据帧 ;
 

 

 

 

 
四、 “数据帧” 长度
 
 

 
数据链路层 帧长 :
 
① 数据帧组成部分 : 帧首部 , 帧数据部分 ,  帧尾部 ;
 
② 数据帧帧长 : 帧首部长度 + 帧数据长度 + 帧尾部长度 之和 , 就是数据帧 帧长 ;
 
③ 帧的数据部分长度 限制 : 帧数据部分的 数据长度要 小于等于 最大传送单元 MTU ;
 
 

 

 

 

 
五、 “数据帧” 组装方法
 
 

 
数据帧 组装方法 :
 
字符计数法
字符填充法
零比特填充法
违规编码法
 

 

 

 

 
六、 透明传输
 
 

 
"透明传输" 概念 : 不管传输什么样的比特组合 , 都能够在链路上传输 ;
 
数据信息 与 控制信息 区分问题 : 数据中的比特组合 恰好 与 某个控制信息 完全一样 , 此时就需要采取一些措施 , 能够使接收方认为这是数据信息 , 不是控制信息 , 这样才能保证 数据链路层 传输的透明性 ;
 

 

 

 

 
七、 字符计数法
 
 

 
字符计数法 : 数据帧 首部 的 计数字段 , 表明 数据帧 字符数 ;
 
计数字段 : 1 Byte ( 字节 ) , 8 bit ( 位 ) ;
 
 
缺点 : 所有的数据帧都连续存放 , 如果其中有一个数据帧出错了 , 那么后续所有的数据帧都会出错 ;
 

 

 

 

 
八、 字符填充法 ( 加转义字符 )
 
 

 
数据帧透明传输需求 :
 
① 数据帧封装 : 数据帧 添加 帧首部 , 和 帧尾部 ; 帧首部 和 帧尾部 之间的部分就是实际的数据 ;
 
② 传输 文本文件 : 数据帧 的数据 是 文本文件组成时 , 数据都是 ASCII 码 , 键盘上传输的任何字符 , 都 可以透明传输 ;
 
③ 传输 非文本文件 : 如果传输的文件是 非 文本文件 , 如 图像 , 音频 , 视频 等 , 此时 文件中的数据可能是任意值 , 就有可能与 帧尾部 或 帧首部 相同 , 此时就需要 采用 字符填充法实现 透明传输 ;
 

 

 
字符填充法 :
 
① 数据的随机性 : 原始数据中 , 存在 与 帧首部 , 帧尾部 相同的数据 ;
 
② 发送端填充转义字符 : 在这些 数据中的 帧首部 / 帧尾部 相同的数据前 , 填充一个转义字符 , 告诉接收端 , 转义字符后的后续数据作为帧数据 , 不当做 帧首部 / 帧尾部 使用 ;
 
③ 接收端接收数据 : 接收端 接收到的数据中有 转义字符 + 帧首部 / 尾部 样式的信息时 , 将转义字符后的数据当做帧数据 ; 当接收到 单独的 帧首部 / 尾部 时 ( 没有转义字符 ) , 才将其当做数据帧的首部 / 尾部 ;
 

 

 

 

 
九、 零比特填充法 ( 5 “1” 1 “0” )
 
 

 
零比特填充法 :
 
① “数据帧” 首部尾部设定 : 数据帧首部尾部 都设定成 $01111110$ , 解决 数据中出现 $01111110$ 数据的情况 , 实现透明传输 ;
 
② 发送端 : 扫描发送数据 , 发现有连续的 $5$ 个 $1$ , 就在后面加上一个 $0$ ; 这样 帧数据 永远不会出现 $6$ 个 $1$ 的数据 ;
 
③ 接收端 : 扫描接收数据 , 发现有连续的 $5$ 个 $1$ , 就将后面的 $0$ 删除 ; 对应 发送端的操作 ;
 

 
这样在比特流中可以传输任意比特组合 , 不会引起 数据帧 边界判定错误的问题 , 实现了透明传输 ;
 

 

 

 

 
十、 违规编码法
 
 

 
正常编码 : 曼彻斯特编码 / 差分曼彻斯特编码 中 , 不管是 $0$ , 还是 $1$ , 在码元 中肯定会跳变一次 , 要么是 高-低 跳变 , 要么是 低-高 跳变 ;
 
违规编码 : 使用 “高-高” , “低-低” 码元 来作为 数据帧 的 起始 和 终止 边界 ;
 

 

 

 

 
十一、 透明传输常用方法
 
 

 
字符计数法 中如果出现差错 , 导致后果太严重 , 一般情况下不使用该方法 ;
 
字符填充法 实现复杂 , 兼容性差 , 一般情况下也不使用 ;
 

 
常用的透明传输实现方法是 零比特填充法 和 违规编码法 ;

下图是Wiki中的MAC帧结构描述
 
 

 
 
那么对于软件操作的时候，哪些数据是需要软件写入 哪些不要写呢
 
通常从MAC的目标地址到冗余校验是软件需要写入的数据。
 
但是有些MAC控制可以自动添加冗余校验码（FCS），这就不需要软件再去添加了。
 
这里也可以看到，通常说的MAC帧的最大长度指的是负载，而不是实际的真实长度，真实长度最大是1542.
 

 

PPP帧格式：
 
 
1.标志字段
 
*：标志为F的字段
 作用：表示一个帧的开始或结束，是帧的界定符,要和信息字段有区别。
 表示：
 ①16进制：0x7E
 ②二进制：01111110
 
2.异步传输（逐个字符（字节）传输）：
 
如果信息字段和标志字段有相同比特组合时候的处理：字节填充
 ①转义字符：0x7D
 ②信息字段的：0x7E —>（0x7D,0x5E）
 ③信息字段出现转移字符： 0x7D => (0x7D,0x5D)
 ④ASCALL码中的控制字符：=>(转移，控制)
 有32个，十进制从0-32，十六进制即从0-20
 例如：
 0X10——>（0X7D,0X10）
 
所以见到帧的数据报为以下几种，有对原始数据的转换：
 7D,5E
 7D.5D
 7D X(小于等于20的数字)
 
例：
 
 
3.同步传输：
 
①同步传输特点：一连串比特（0或者1）连续传送，；例如：0111011110100
 ②如果信息字段和标志字段01111110有相同比特组合时候的处理：零比特填充
 ③方法：发现有五个连续的1，在1后立即填充一个0
 
例：
 

错误帧分为主动错误帧和被动错误帧
 
主动错误帧：6-12个显示标识位+8个隐形位
 
被动错误帧：6个隐形错误标识（可被其他在节点在显性位覆盖）+8个隐形位
 
实现原理
 
打破CAN总线位填充规则，从而导致接受数据节点产生错误
 
节点错误形式
 

 主动错误状态：可以正常收发数据（主动、被动错误计数器均小于128），可以发送主动错误帧
 

 被动错误状态：是节点本身受干扰或错误比较多时的工作模式，只能发送被动错误帧（主动、被动错误计数器其一在127、256之间），其实就是不允许它阻塞别的正常节点的通讯
 

 总线关闭模式：节点错误很多时进入的模式（收或发错误计数器等于256），收发都被禁止。
 
 
 

 
 
 
主动报错和被动报错
 

 1.
 主动报错站点:只要检查到错误,它立即"主动地"发出错标识 
 
 所谓"出错标识",它本身就是一个"错误的位序列"(连续的6个显性位,不满足CAN协议的"最多5个连续的同性位"要求),目的是"主动地"告诉大家:即使你们 没有发现"刚才我已发现"的错误,现在我"以身作则"出错啦!你们该看到这个错误了吧!
 

 
 2.
 被动报错站点:如果检查到错误,它只能干瞪眼"被动地"等别人(主动报错站点)报错,等待的时候它可不能去动总线,直到识别出由主动报错站点发出的"错误的位序列",它才松了一口气:有人正式报错了!然后他就可以去竞争总线,该干啥干啥
 

 
 3.出错标识本身没有什么优先级的问题.
 

 
 4.对于通过竞争得到总线使用权的发送站点来说,它在一边发一边听,有可能：
 

 
 
 (a).它自己就发现错误,它就干脆哗啦哗啦,乱发一气(连续的发六个同性位). 就象你小时候在幼儿园练习写字,写错一个笔画你自己就不耐烦了,在纸上哗啦哗啦,乱画一气.目的
 就是告诉别人(别的站点),出错了!
 

 
 
 (b).它自己没有发现错误,但作为主动报错的接收站点发现了错误(比如因为线路长,干扰大引起的错误),这个发现错误的站点就会立即哗啦哗啦往总线上乱发一气(连续的发六
 个显性位),就象你小时候在幼儿园练习写字, 写错一个笔画你自己没发现,可老师(主动报错站点)发现了就不耐烦了, 在你的纸上哗啦哗啦,乱画一气.目的就是你自己以及告诉别
 人(发送站点和别的站点),出错了!
 

 
 
 (c).它自己没有发现错误,但作为被动报错的接收站点发现了错误(比如因为线路长,干扰大引起的错误),这个发现错误的站点只能慢慢的等待,等待别的主动报错站点报错,如果
 别的主动报错站点没发现错误,那就继续等,一直等到该发ACK的时候不给发送站发这个显性的ACK信号,当然了其他站点可能会发这个ACK,那说明其他站点没有发生错误,没
 办法,别人能通信, 你不能!然后积攒到一定的时候,你就脱离总线吧!再继续等待一段时间, 脱胎换骨,重新回到总线上(这个时候错误记录都清0了,你肯定是主动报错站了).就象你
 小时候在幼儿园练习写字,写错一个笔画你自己没发现, 别的同学(被动报错站点)发现了但他不能说,嘿嘿(乱说话,老师要打屁股的),他就只能等,等老师来发现你的错误(等待主
 动报错站点报错),或者老师没眼力,那就等到收作业的时候,不收你的(不发ACK),不过老师可能主动来收的(给你发ACK),那你可没办法,继续等吧,等到你也当老师了(脱胎换骨
 了),.........