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摘要：設(shè)計了以ENC28J60 為核心的以太網(wǎng)接口實現(xiàn)方案，描述了該系統(tǒng)硬件架構(gòu)的設(shè)計方法。在簡要介紹了以太網(wǎng)控制器ENC28J60 的結(jié)構(gòu)、功能、外圍電路的基礎(chǔ)上， 對ENC28J60 與Atmega16 的SPI 通訊進(jìn)行了闡述。此方案不僅成本低， 而且可以實現(xiàn)500Kbps 以上的傳輸速率，滿足了嵌入式系統(tǒng)的Internet 控制要求。1 引言隨著Internet 的出現(xiàn)和以太網(wǎng)的迅速發(fā)展， 基于以太網(wǎng)的設(shè)備控制越來越多。目前市場上大部分以太網(wǎng)控制器采用的封裝均超過80 引腳， 如RTL8019AS、DM9008、CS8900A 等。這些器件不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 面積龐大， 且系統(tǒng)開銷較大。近來， Microchip推出全球首枚28 引腳獨立以太網(wǎng)控制器ENC28J60, 可為嵌入式系統(tǒng)提供低引腳數(shù)、低成本、精簡的遠(yuǎn)程通訊解決方案。2 ENC28J60 網(wǎng)絡(luò)接口體系結(jié)構(gòu)ENC28J60 是帶有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)串行外設(shè)接口(Serial PeripheralInterface, SPI)的獨立以太網(wǎng)控制器。它符合IEEE 802.3 的全部規(guī)范， 采用了一系列包過濾機(jī)制以對傳入數(shù)據(jù)包進(jìn)行限制。它還提供了一個內(nèi)部DMA 模塊， 以實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)吞吐和硬件支持的IP 校驗和計算。與主控制器的通信通過兩個中斷引腳(INT和WOL)和SPI 腳(SO、SI、SCK、CS)實現(xiàn)， 數(shù)據(jù)傳輸速率高達(dá)10Mb/s.兩個專用的引腳(LEDA、LEDB)用于連接LED, 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)活動狀態(tài)指示。圖1 所示為ENC28J60 的典型應(yīng)用電路。ENC28J60 由7 個主要功能模塊組成：SPI 接口， 充當(dāng)主控制器和ENC28J60 之間通信通道; 控制寄存器， 用于控制和監(jiān)視ENC28J60; 雙端口RAM緩沖器， 用于接收和發(fā)送數(shù)據(jù)包; 判優(yōu)器，當(dāng)DMA、發(fā)送和接收模塊發(fā)出請求時對RAM緩沖器的訪問進(jìn)行控制; 總線接口， 對通過SPI 接收的數(shù)據(jù)和命令進(jìn)行解析;MAC 模塊：實現(xiàn)符合IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)的MAC 邏輯; PHY 模塊， 對雙絞線上的模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和譯碼。ENC28J60 還包括其他支持模塊， 諸如振蕩器、片內(nèi)穩(wěn)壓器、電平變換器(提供可以接受5V 電壓的I/O 引腳)和系統(tǒng)控制邏輯。根據(jù)以上說明， ENC28J60 應(yīng)用于嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口是非常合適的， 有廣闊的應(yīng)用發(fā)展前景。3 ENC28J60 在嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的應(yīng)用3.1 硬件電路設(shè)計利用ENC28J60 可以構(gòu)成不同功能的網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點， 如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、帶Internet 功能的設(shè)備、遠(yuǎn)程監(jiān)控(數(shù)據(jù)采集， 診斷)設(shè)備等。圖2 所示為基于ENC28J60 的嵌入式網(wǎng)絡(luò)接口的硬件電路原理圖。電路中有：2 個LED 狀態(tài)指示燈主要用來顯示網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)， 包括PHY 是否沖突、連接是否建立、是否接收數(shù)據(jù)、連接速度、雙工模式等; 必需的偏置電阻R3(2kΩ， 精度為1%);高速局域網(wǎng)電磁隔離模塊(即RJ45 以太網(wǎng)接口)， 應(yīng)用中，ENC28J60 的物理端口與隔離變壓器HR901170A 連接時必須符合IEEE802.3 對物理層規(guī)范的要求， 如RJ45 的插孔與隔離變壓器的間隔應(yīng)盡量小， 輸出和輸入差分信號對的走線要有很好的隔離。電路中的主控制器采用Atmel 公司的ATmega16 單片機(jī)，它具有先進(jìn)的RISC(精簡指令集計算機(jī))結(jié)構(gòu)、16 kB 可編程Flash 存儲器、512 B 的EEPROM和1 kB 片內(nèi)SRAM, 具有豐富的外設(shè)接口， 其SPI 接口允許ATmega16 與外設(shè)進(jìn)行高速的同步數(shù)據(jù)傳輸。本設(shè)計中ATmega16 SPI 配置為主機(jī)模式，ENC28J60 為從設(shè)備。ATmega16 的SPI 工作模式由CPOL、CPHA 設(shè)置， 根據(jù)ENC28J60 的SPI 讀寫時序， ATmega16 的SPI工作模式應(yīng)設(shè)置為模式0.ATmega16 通過將ENC28J60 的CS引腳置低實現(xiàn)與其的同步。SPI 時鐘由寫入到SPI 發(fā)送緩沖寄存器的數(shù)據(jù)啟動， SPI MOSI(PB5)引腳上的數(shù)據(jù)發(fā)送秩序由寄存器SPCR 的DORD 位控制， 置位時數(shù)據(jù)的LSB(最低位)首先發(fā)送， 否則數(shù)據(jù)的MSB(最高位)首先發(fā)送。我們選擇先發(fā)送MSB,同時接收到的數(shù)據(jù)傳送到接收緩沖寄存器， CPU 進(jìn)行右對齊從接收緩沖器中讀取接收到的數(shù)據(jù)。應(yīng)該注意， 當(dāng)需要從ENC28J60 中讀取多個數(shù)據(jù)時， 即使ENC28J60 并不需要ATmega16 串行輸出的數(shù)據(jù)， 每讀取一個數(shù)據(jù)前都要向SPI 發(fā)送緩沖器寫一個數(shù)據(jù)以啟動SPI 接口時鐘。由于SPI 系統(tǒng)的發(fā)送方向只有1 個緩沖器， 而在接收方向有2 個緩沖器， 所以在發(fā)送時一定要等到移位過程全部結(jié)束后， 才能對SPI 數(shù)據(jù)寄存器執(zhí)行寫操作; 而在接收數(shù)據(jù)時， 需要在下一個字節(jié)移位過程結(jié)束之前通過訪問SPI 數(shù)據(jù)寄存器讀取當(dāng)前接收到的數(shù)據(jù)， 否則第1 個數(shù)據(jù)丟失。

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市場上有很多網(wǎng)絡(luò)帶變壓器供應(yīng)商，但現(xiàn)在隨著市場的擴(kuò)大，需求也越來越大。這么多RJ45變壓器怎么買？其實購買的方式有很多種。比如阿里巴巴或者百度可以找廠家買，你也可以去廠家考察或者比較幾家，你就找到如何選擇了。使用RJ45帶變壓器可以增強(qiáng)信號，使傳輸距離更長；將芯片端與外界隔離，大大增強(qiáng)抗干擾能力，增加對芯片的保護(hù)（如雷擊）；其次，當(dāng)連接不同電平時（如果有的PHY芯片是2.5V，有的PHY芯片是3.3V），網(wǎng)口不會影響對方的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)變壓器的RJ45接頭主要用于信號電平耦合。首先，可以增強(qiáng)信號，使傳輸距離更長。其次，芯片可以與外界隔離，大大提高了抗干擾性能。該芯片還具有很強(qiáng)的保護(hù)作用（如模擬雷擊）。連接不同級別的網(wǎng)口時（如果PHY芯片為2.5V，部分PHY芯片為3.3V），不會影響對方設(shè)備的性能。配電變壓器在運行時通常不采用直接接地，但必須做好接地工作?？梢栽诟邏喝蹟嗥骱妥儔浩髦g加裝避雷針，保證中性點接地效果，不會有斑點?，F(xiàn)象。

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摘要：為了得到比傳統(tǒng)片上網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)資源接口(NI)更高的數(shù)據(jù)傳輸效率和更加穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸效果，提出了一種新的高效網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計方法，并采用Verilog HDL語言對相關(guān)模塊進(jìn)行編程，實現(xiàn)了高效傳輸功能，同時又滿足核內(nèi)路由的設(shè)計要求。最終通過仿真軟件Xilinx ISE Design Suite 12．3和ModelSim SE 6．2b得到了滿足設(shè)計要求的仿真結(jié)果。隨著納米時代的到來，集成電路工藝不斷的發(fā)展，特別是VISI設(shè)計技術(shù)的進(jìn)步，系統(tǒng)級芯片的設(shè)計迎來了巨大的挑戰(zhàn)，而這個挑戰(zhàn)的的關(guān)鍵就是怎么樣實現(xiàn)更高的通信效率。這個問題的出現(xiàn)也預(yù)示著多核技術(shù)時代的到臨。為了應(yīng)對這個挑戰(zhàn)，人們提出了片上網(wǎng)絡(luò)(Network On Chip，NoC)的概念。片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)移植了網(wǎng)絡(luò)通信的方式，進(jìn)而來解決多核時代的IP核互聯(lián)通信的問題。由于片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)具有優(yōu)秀的可擴(kuò)展性和相對較好的功耗效率，目前已經(jīng)被大多數(shù)人認(rèn)為是解決當(dāng)前甚至未來芯片設(shè)計中關(guān)于通信問題的最重要的技術(shù)之一。1 NoC簡介為傳統(tǒng)2D-MESH結(jié)構(gòu)的NoC示意圖。圖中明顯可以看出片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)主要由4部分組成：資源節(jié)點(IP核)、路由節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)接口NI(Network Interface)和全局鏈路。其中網(wǎng)絡(luò)接口NI就是連接IP核與通信網(wǎng)絡(luò)的橋梁，同時網(wǎng)絡(luò)接口NI的設(shè)計也是片上網(wǎng)絡(luò)(NoC)設(shè)計技術(shù)中重要的一環(huán)。網(wǎng)絡(luò)接口NI使NoC實現(xiàn)了計算資源與通信網(wǎng)絡(luò)部分的分離，允許IP核和網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)分別獨立進(jìn)行設(shè)計，使計算資源相對網(wǎng)絡(luò)更加透明，從而實現(xiàn)不同資源間的互聯(lián)，提高了設(shè)計的重用性。網(wǎng)絡(luò)接口NI主要面向地址信號，數(shù)據(jù)的打包、解包、編碼，同步等方面的問題。文獻(xiàn)提出的是一種既滿足擔(dān)保服務(wù)又滿足最大努力服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)接口NI，但是此網(wǎng)絡(luò)接口NI主要應(yīng)用于AEthereal系統(tǒng)中。文獻(xiàn)介紹了一種以O(shè)CP從模塊存在的網(wǎng)絡(luò)接口，應(yīng)用于XpIPes系統(tǒng)。2 通用網(wǎng)絡(luò)接口NI的結(jié)構(gòu)及模塊功能網(wǎng)絡(luò)接口的作用主要基于網(wǎng)絡(luò)中關(guān)于信息包信息的傳輸，并且將其轉(zhuǎn)換成資源模塊可用的形式。它的主要功能包括3個方面：提取關(guān)于IP核與網(wǎng)絡(luò)之間的通信協(xié)議；支持任何IP核與網(wǎng)絡(luò)接口連接；對數(shù)據(jù)進(jìn)行打包和解包。當(dāng)數(shù)據(jù)在NoC中傳輸時，網(wǎng)絡(luò)接口將主IP核中的數(shù)據(jù)進(jìn)行打包，并進(jìn)行校驗，然后將其傳輸?shù)铰酚晒?jié)點進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，最后由目的IP核的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行解包，校驗進(jìn)入到目的IP核中。圖2是通用網(wǎng)絡(luò)接口的結(jié)構(gòu)模塊圖，如圖2所示其主要由通用核接口、數(shù)據(jù)打包單元、數(shù)據(jù)解包單元、存儲單元和異步FIFO構(gòu)成。數(shù)據(jù)打包單元主要將來自IP核的信息進(jìn)行打包，其首先將信息轉(zhuǎn)換成流控單元(flit)，然后在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行傳輸，其主要由包頭編碼單元，數(shù)據(jù)處理單元和FIFO控制單元構(gòu)成。而解包單元主要是將數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)換，滿足目的IP核所需要的數(shù)據(jù)形式。數(shù)據(jù)打包單元和數(shù)據(jù)解包單元共享網(wǎng)絡(luò)接口中的存儲單元，這樣做主要是易于鏈接不同模塊。3 高效網(wǎng)絡(luò)接口的設(shè)計3．1 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計與分析本文主要是設(shè)計一種高效的網(wǎng)絡(luò)接口使其滿足數(shù)據(jù)的快速傳輸，同時能承受高的通信壓力，使其也可用于核內(nèi)路由的數(shù)據(jù)傳輸。核內(nèi)路由及將傳統(tǒng)的路由節(jié)點嵌入到IP核中，與IP核共享存儲單元，益于IP核與網(wǎng)絡(luò)通信部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸加速，以便于加快整個NoC的網(wǎng)絡(luò)通信速率。據(jù)文獻(xiàn)可知，核內(nèi)路由也將是NoC發(fā)展的重要方向之一。如圖3所示，本文設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)接口主要包含數(shù)據(jù)接收，數(shù)據(jù)發(fā)送，緩沖區(qū)模塊和寄存器控制組4部分。當(dāng)原始數(shù)據(jù)從IP核傳輸?shù)奖揪W(wǎng)絡(luò)接口，首先由數(shù)據(jù)接收模塊將原始數(shù)據(jù)打包，并將其分為多個片(flit)。通常數(shù)據(jù)包被分為：Head flit，Datel flit，Date2 flit，Tailflit等4部分，而本網(wǎng)絡(luò)接口將其壓縮為Head flit，Datel flit，Date2 and control flit三部分，主要是將Tailflit壓縮到傳統(tǒng)Data2 flit中，因為Tail flit中只含有一個完成控制信號，所以將其合并到最后一個數(shù)據(jù)片上，通過寄存器控制模塊控制發(fā)送，通過網(wǎng)絡(luò)到達(dá)目的網(wǎng)絡(luò)接口，由其將接受到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解包，滿足目的IP核的需求，同時傳輸?shù)侥康腎P核。由于本網(wǎng)絡(luò)接口也可以嵌入到IP核中，因此可以提前將Head flit發(fā)送出去，使Head flit的發(fā)送與數(shù)據(jù)打包并行處理。這樣就加速了數(shù)據(jù)的傳輸速率。此模塊主要是完成接收路由節(jié)點發(fā)出來的數(shù)據(jù)包以及本地IP核發(fā)出的數(shù)據(jù)包。其結(jié)構(gòu)如圖4所示，由數(shù)據(jù)接收邏輯控制模塊和數(shù)據(jù)接收狀態(tài)機(jī)模塊。 此模塊主要工作流程為：接收控制邏輯模塊→產(chǎn)生緩存地址和有效信號→狀態(tài)機(jī)模塊→產(chǎn)生接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)。簡單狀態(tài)圖如圖5所示。當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位，整個狀態(tài)機(jī)處于空狀態(tài)(idle)，當(dāng)同時接收到有效的數(shù)據(jù)信號和信道控制信號時，進(jìn)入接收數(shù)據(jù)長狀態(tài)(r_length)。隨著clk上升沿的到達(dá)，順序進(jìn)入接收數(shù)據(jù)目的地址的狀態(tài)(r_desti_addr)，接收源地址狀態(tài)(r_source_addr)，接收數(shù)據(jù)狀態(tài)(r_receive)。數(shù)據(jù)接收完成后，置數(shù)據(jù)傳輸完成信號無效后，狀態(tài)機(jī)恢復(fù)初始狀態(tài)(idle)。3．3 數(shù)據(jù)發(fā)送模塊的設(shè)計此模塊主要是將從路由節(jié)點得到的數(shù)據(jù)發(fā)送給IP核，或者是將從IP核得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)中去。設(shè)計思路同數(shù)據(jù)接收模塊相似。結(jié)構(gòu)圖如圖6所示分為2部分：數(shù)據(jù)發(fā)送控制邏輯模塊和數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)機(jī)模塊。其狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)移圖如圖7所示。簡述：idle→(有效數(shù)據(jù)發(fā)送信號)ask(信道請求信號)→(響應(yīng)信道請求)buf_en→(clk上沿)t_length→t_date→(數(shù)據(jù)信號完成響應(yīng))idle。3．4 寄存器控制組模塊的設(shè)計此模塊主要分為：狀態(tài)寄存器，邏輯控制寄存器，接收數(shù)據(jù)長寄存器，接收數(shù)據(jù)源地址寄存器。4個寄存器都為8位寄存器。滿足了各節(jié)點對網(wǎng)絡(luò)接口的控制。表1為狀態(tài)寄存器。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)接口的工作狀態(tài)有表中寄存器的低兩位所代表?！?”代表處于r_date，“1”代表處于s_date。4 系統(tǒng)仿真與驗證結(jié)果 本文設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)接口主要是使用Xilinx ISE Design suite 12．3和ModelSim SE 6．2b仿真軟件進(jìn)行仿真和驗證。圖8是網(wǎng)絡(luò)接口中數(shù)據(jù)接收模塊功能仿真圖，圖9是數(shù)據(jù)發(fā)送模塊功能仿真圖。實驗主要是通過主時鐘控制數(shù)據(jù)的發(fā)送，采用50 MHz的時鐘，每2個時鐘發(fā)送一個IP核數(shù)據(jù)，發(fā)送完成的到flag標(biāo)識。從結(jié)果可以看出此設(shè)計便于加快數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸效率。實驗中源IP核輸出數(shù)據(jù)為32位，通過NI1把數(shù)據(jù)分為高16位和低16位輸出，到達(dá)目的NI2，通過NI2把數(shù)據(jù)合并為32位，最終輸入到目的IP核內(nèi)。結(jié)果顯示，數(shù)據(jù)傳輸過程數(shù)據(jù)保持了較強(qiáng)的穩(wěn)定性，同時發(fā)送與接收都準(zhǔn)確的做出了應(yīng)答，達(dá)到了設(shè)計要求。5 結(jié)語本文設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)接口主要是針對對數(shù)據(jù)傳輸速率要求較高，對傳輸效果穩(wěn)定性要求較高的NoC體系。通過實驗基本實現(xiàn)了設(shè)計要求，同時此網(wǎng)絡(luò)接口具有較強(qiáng)的實用性，對與今后核內(nèi)路由的研究具有重要的意義。

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咱們用網(wǎng)線的人都知道網(wǎng)線一般分五類線、超五類、六類、超六類這幾種，今天咱們要評論的是千兆網(wǎng)線，也是咱們在實踐使用過程中容易忽略的一些問題。首要咱們要知道千兆網(wǎng)線和百兆網(wǎng)線有什么差異？最直觀的，網(wǎng)線外面會有標(biāo)明，標(biāo)有CAT5E或許CAT6的是千兆網(wǎng)線，假設(shè)是CAT5就是百兆了。千兆網(wǎng)絡(luò)至少要用超五類線，實踐中主要用的是六類線。而五類網(wǎng)線一般是百兆網(wǎng)線。六類線的顯著特點是線中心有個十字骨架，這樣可以把四組先分隔。百兆網(wǎng)線線芯一般0.5毫米，六類千兆線要到達(dá)0.57毫米。百兆網(wǎng)線實踐使用中一般通過四芯就可以通訊，千兆網(wǎng)絡(luò)必定要八芯一同作業(yè)才可以通訊。其他還有，假設(shè)你有在用千兆設(shè)備，通過設(shè)備可以區(qū)別是百兆仍是千兆。如下圖，每個網(wǎng)口都有左右兩個綠燈，左邊亮標(biāo)明100M速率，右邊亮標(biāo)明10M的速率，兩個都亮標(biāo)明聯(lián)接的是1000M的設(shè)備。當(dāng)然，交換機(jī)、網(wǎng)線、跟交換機(jī)聯(lián)接的設(shè)備都支撐1000M，這個1000M才會亮。其他一個留心點，假設(shè)你用千兆網(wǎng)線，必定要用千兆水晶頭。這個許多人會忽略，覺得水晶頭是相同的。其實是有差異的，如圖：左邊百兆，右邊千兆。咱們可以看出來百兆和千兆在結(jié)構(gòu)上也是有差異的吧。千兆網(wǎng)線做好檢驗的時分，必定要檢驗1-8號線全通，因為千兆網(wǎng)線1-8芯都作業(yè)。關(guān)于玩游戲常常掉線，查不出問題原因的，可以考慮下千兆線，還有就是丟包比較頻頻的，也有可能是網(wǎng)線原因。買房子新裝修的，就直接上千兆吧，會省你往后許多費事的。

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普普通通的一款網(wǎng)絡(luò)綜合布線產(chǎn)品會給布線大神們帶來方便，在布線過程中最撓人的莫過于網(wǎng)絡(luò)跳線不夠長，你接也不是，不接也浪費。這時候就需要網(wǎng)絡(luò)綜合布線產(chǎn)品中的網(wǎng)絡(luò)直通頭來緩解了。網(wǎng)絡(luò)直通頭的出現(xiàn)解決了一部分人對于網(wǎng)線不夠長，方便了一部分不想拆分網(wǎng)線的，即插即用的特點帶來了極大的便捷！此款網(wǎng)絡(luò)直通頭雖然不能達(dá)到最高的傳輸效果，但是也能達(dá)到國際電工協(xié)會IEC 60603-7-51標(biāo)準(zhǔn)。這款網(wǎng)絡(luò)直通頭外殼采用的是環(huán)保PC新料創(chuàng)新注塑而成，安全可靠。PCB板的采用也是加厚型，能夠更加堅固耐用。此款直通模塊的具體細(xì)節(jié)分解：1.PC主體；2.PCB線路板；3.針芯整體；4.RJ45接口；5.卡扣網(wǎng)絡(luò)直通頭一般采用的是8P8C設(shè)計方式，滿足通用RJ45接口。這種大眾型網(wǎng)絡(luò)直通頭在類別也是有超五類、六類、超六類之分，每一類別都是可以達(dá)到國際標(biāo)準(zhǔn)。能夠讓鏈接的兩頭跳線穩(wěn)定傳輸。要說此網(wǎng)絡(luò)直通頭是否有缺點，是否能夠真正做到穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)，小編認(rèn)為不一定的，這種是屬于非屏蔽直通頭，很容易受到外界的干擾，不能完全的確保穩(wěn)定的傳輸數(shù)據(jù)，容易掉包，丟包等現(xiàn)象。