总线2_数据通信基础及网络互连.ppt

第一讲总结 1.现场总线的定义 现场总线 现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、互联、多变量、多点、多站的通信网络。 IEC对现场总线的定义 现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备与控制装置之间实行双向、串行、多节点数字通信的技术。 第一讲总结 2.现场总线的特点和优点 系统的开放性 通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换 互可操作性与互用性 现场设备的智能化与功能自治性 系统结构的高度分散性 对现场环境的适应性 第一讲总结 2.现场总线的特点和优点 节省硬件数量与投资 节省安装费用 节约维护开销 用户具有高度的系统集成主动权 提高了系统的准确性与可靠性 第一讲总结 3.现场总线与管理信息网络的特点比较 第一讲总结 4.企业网络信息集成系统的基本层次结构 第一讲总结 5.几种主要的现场总线标准 基金会现场总线(FF) PROFIBUS LonWorks CAN HART DeviceNet 第二讲 数据通信基础 与网络互联 2.1 数据通信基础 2.1.1 基本概念 2.1.2 通信系统的组成 2.1.3 数据编码 2.1.4 通信系统的性能指标 2.1.5 信号的传输模式 2.1.6 通信方式 2.1.7 同步方式 2.1.8 局域网及其拓扑结构 2.1.9 网络传输介质 2.1.10 介质访问控制方式 2.1.11 差错控制方式 2.1.1 基本概念 ---总线的基本术语 总线与总线段 总线是传输信号或信息的公共路径，是遵循同一技术规范的连接与操作方式 一组设备通过总线连接在一起称为总线段 2.1.1 基本概念 ---总线的基本术语 总线主设备 可在总线上发起信息传输的设备 总线从设备 不能在总线上主动发起通信，只能挂在总线上，对总线信息进行接收查询 总线协议 管理主、从设备使用总线的规则 2.1.1 基本概念 ---总线操作的基本内容 总线操作 总线上命令者与响应者之间的“连接-数据传送-脱开”这一操作序列称为一次总线操作。 总线传送 通信请求 寻址 物理寻址：用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备作为响应者； 逻辑寻址：选择从设备与位置无关； 广播寻址：用于选择多个响应者 2.1.1 基本概念 ---总线操作的基本内容 总线仲裁 用于裁决哪一个主设备是下一个占有总线的设备。某一时刻只允许某一主设备占有总线，等到它完成总线操作，释放总线占有权后才允许其他总线主设备使用总线。 总线定时 总线通过定时信号进行同步。定时信号用于指明总线上的数据和地址在什么时刻是有效的。 出错检测 容错 三线菊花链仲裁原理 任一主控器Ci发出总线请求时，使BR＝1 任一主控器Ci占用总线，使BB＝1，禁止BG输出 主控器Ci没发请求(BRi=0)，却收到BG(BGINi＝l)，则将BG向后传递(BGOUTi＝l) 当BR＝l，BB＝0时，仲裁器发出BG信号。此时，BG＝l，如果仲裁器本身也是一个主控器，如微处理器，则在发出BG之前BB＝0时，它可以占用一个或几个总线周期 若Ci同时满足：本地请求(BRi=1)；BB=0；检测到BGINi端出现了上升沿。接管总线。 Ci接管总线后，BG信号不再后传，即BGOUTi＝0 2.1.2 通信系统的组成 2.1.3 数据编码 数据编码：是指通信系统中以何种物理信号的形式来表达数据。 模拟数据编码：分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的0,1状态的编码方式。 数字数据编码：用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0,1状态的编码方式。 基带传输：采用数字数据编码，在基本不改变数据信号频率的情况下，直接传输信号的传输方式。 2.1.3 数据编码 单极性码：逻辑1为高电平，0为低电平； 双极性码：逻辑0为负电平； 归零码(RZ)：每一位传输后均返回0电平； 非归零码(NRZ)：整个码元时间内维持有效电平。 2.1.3 数据编码 曼彻斯特编码 常用的基带编码，具有内在时钟信息，因而能使网络上的每一个系统保持同步。 时间被划分为等间隔的小段，每小段代表一个位。每小段又分为两半，前半段传送位的反码，后半段传送位本身。 2.1.3 数据编码 模拟数据编码 采用模拟信号来表达数据0和1。按照改变幅度、频率和相位三个参数可分为幅度键控ASK，频移键控FSK和相移键控PSK三种方法。 2.1.4 通信性能指标 传输速率 是衡量数据传输有效性的指标。指通信系统每秒传送的数据量： T为发送一位代码的最小单位时间，n为信号的有效状态。对二进制信号来说，n=2。常称为比特率 工业数据通信中常用的标准数据信号速率为：9600bps, 5