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工业通信网络与技术

发布日期:2021-02-01 20:32 来源:和记h88 发布人:和记娱乐 点击:

  工业通信网络与技术_信息与通信_工程科技_专业资料。工业通信网络与技术 (现场总线) 主要教学内容和学时分配 第一章 工业通信概述 2 第二章 数据通信基础 4 第三章 通信总线 计算机接口总线 工控机与测控仪器接口总

  工业通信网络与技术 (现场总线) 主要教学内容和学时分配 第一章 工业通信概述 2 第二章 数据通信基础 4 第三章 通信总线 计算机接口总线 工控机与测控仪器接口总线 常用工业通信总线 第四章 现场总线/控制网络的核心技术 8 现场总线概述 FF/Lonworks/Profibus等 网络集成式控制系统 第五章 汽车网络和CANbus 14 第六章工业以太网及其应用 4 合计 40 第2章 数据通信原理及基础 源系统 传输系统 目的系统 源点 发送器 输 输 发送的 入 入 信号 信 数 息 据 传输 系统 接收器 接收的 信号 终点 输 输 出 出 数 信 据 息 为有效而可靠地通信,通信双方必须按一定的规程进行, 如双方的同步、差错控制、传输链的建立、和拆除 及数据流量控制等。 通信系统:硬件(信道+结点/设备);软件(通信协议) 基本术语 ?数据(Data):传递(携带)信息的实体。 ?信息(Information):是数据的内容或解释。 ?信号(Signal):数据的物理量编码(通常为电编码) ,数据以信号的形式在介质中。 ?模拟信号、数字信号 ?基带(Base band)、宽带(Broad band) ?信道(Channel):传送信息的线(或通)。 ?时延(Delay):信息从网络的一端传送到另一端所需 的时间。时延=处理时延+排队时延 +发送时延+时延 处理时延=对数据进行处理和错误校验所需的时间 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间 发送时延=数据位数/信道带宽 时延=d/s d:距离,s:介质中信号速度(≈0.7c) 协议 在计算机网络中,协议(protocol)是通信双方 必须严格遵守的规则。 协议精确地在网络通信中使用的各种控 制信息的格式、意义以及各种事件出现的 先后顺序。 协议在通信网络中起着非常重要的作用: ?寻址 ?差错控制 ?流量控制 ?信道复用 ?。。。 信号和信号传输 基带(基本频带) 传输就是在线中直接传送数字 信号的电脉冲。近距离通信的局域网都采用基带传输, 信号由矩形脉冲组成。 信号和信号传输 失真不严重 实际的信道 (带宽受限、有噪声、干扰和失真) 输入信号波形 失真严重 输出信号波形 (失真不严重) 实际的信道 (带宽受限、有噪声、干扰和失真) 输入信号波形 输出信号波形 (失真严重) 数字信号通过实际的信道 模拟传输和数字传输所使用的技术 模拟数据,模拟信号 话音 模拟 移频,调制 数字数据,模拟信号 数字 1010 调制 模拟 1) 模拟数据,数字信号 模拟 数字 PCM编码 3) 数字数据,数字信号 数字 1010 数字编码 数字 2) 1) 使数字数据能在模拟信道上传输 三种常用的调制技术: ? 幅移键控ASK (Amplitude Shift Keying) ? 频移键控FSK (Frequency Shift Keying) ? 相移键控PSK (Phase Shift Keying) 原理:用数字信号对载波的不同参量进行调制。 载波信号 S(t) = Acos(ωt+φ) S(t)的参量包括: 幅度A、频率ω 、初相位φ ? 调制就是要使A、ω 或φ随数字基带信号的变化而变化 ? ASK:用载波的两个不同振幅表示0和1 ? FSK:用载波的两个不同频率表示0和1 ? PSK:用载波的起始相位的变化表示0和1 0 0 11 0 1 00 0 1 0 ASK FSK PSK 2) 数字编码 1011 0011 100 时钟 NRZ Manchester 差分 Manchester 3)使模拟数据能在数字信道上传输 采样: ? 如果模拟信号的最高频率为F,若以≥2F的采样频率对 其采样,则从采样得到的离散信号序列就能完整地恢 复出原始信号。 要转换的模拟数据主要是电话语音信号 模拟数据要在数字线上传输,必须将其转换成数 字信号。三个步骤: ? 采样:按一定间隔对语音信号进行采样 ? 量化:把每个样本舍入到最接近的量化级别上 ? 编码:对每个舍入后的样本进行编码 ? 编码后的信号称为PCM信号(脉码调制, Pulse Coded Modulation)。 脉码调制(PCM)的原理 PCM 输出:001 001 100 011 111 100 001 100 数据传输的同步技术 ? 目的是使接收端与发送端在时间基准上一致: ? 同步脉冲频率 ? 数据从什么时候开始,什么时候结束 ? 位边界 ? 数据块边界 ? 数据通信中需要在三个层次上实现同步: ? 位——位同步 ? 字符——字符同步 ? 帧(Frame)——帧同步 位同步:目的是使接收端接收的每一位信息 都与发送端保持同步,2种同步方法: ? 外同步——发送端发送数据之前发送同步脉冲信号,接收方用接 收到的同步信号来锁定自己的时钟脉冲频率。 发送站 同步信号 数据 接收站 数据 接收的同步信号 锁定后的同步信号 接收站收到的数据 ? 自同步——通过特殊编码(如曼彻斯特编码),使数据编码信号 中包含同步信号,接收方从数据编码信号提取同步信号来锁定自 己的时钟脉冲频率。 字符同步:找到正确的字符边界。 ? 常用的为起止式(异步式)。在这种方式中,每个字 符的传输需要: ? 1个起始位、5~8个数据位、1、1.5或2个停止位 ? 采用这种同步方式的通信也称“异步通信”。 ? 起止式的优缺点: ? 频率的漂移不会积累,每个字符开始时都会重新获得同步; ? 每两个字符之间的间隔时间不固定; ? 增加了辅助位,所以传输效率低; ? 例如,采用1个起始位、 8个数据位、 率为8/11≈73% 1个字符时间 2个停字止符位间时隔,

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