网络控制技术及应用第1章

《网络控制技术及应用第1章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《网络控制技术及应用第1章（145页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、测控网络通信技术,任课教师：xxx 电子邮箱： 联系电话：13xxxxxxxx45,研究方向,汽车车载网络与信息集成控制：以汽车为控制对象、以车载总线为信息通道，在汽车电子控制技术、网络控制技术、嵌入式技术、传感器技术和智能控制技术等支撑技术支持下，针对特定控制功能，实现汽车各ECU和电器装置的信息共享和关联实时控制，并最终达到整体提高汽车功能和性能，减少对驾驶员技术依赖度的目的。,研究方向,研究方向,时间触发车载网络协议 实时性和可靠性评价 资源优化配置方法 冗余和嵌入式控制方法 仿真与硬件在环验证,问 题,1.为什么学习这门课程网络控制技术及应用？ 为什么学？ 目的 2. 通过这门课程能学

2、到什么？学什么？ 内容 3. 怎样学习这门课程？怎样学？ 方法,为什么学？ 背景与目的,网络控制技术是工业控制领域当前和今后的发展热点。 对于测量与仪器仪表领域 现场测量仪表 智能电器 在建筑领域 楼宇自动化装置 智能电梯,背 景,为什么学？ 背景与目的,背 景,对于国防领域 在航空航天设备、舰船、装甲车辆中均使用了网络控制系统。 对于汽车领域 各ECU（Electronic Control Unit，电子控制单元）均通过网络连接，构成车载网络控制系统，实现网络化控制。,为什么学？ 背景与目的,掌握网络控制系统，尤其是现场总线的概念。 掌握通信与网络基本知识。 学会阅读并理解现场总线协议/规范

3、，能够设计一般设备的现场总线通信接口。 掌握典型现场总线系统的基本应用技术，并为进行现场总线系统设计和现场总线分析奠定一定的基础。,目 的,学什么？ 内容,1 计算机网络与现场总线 计算机网络的形成与发展 计算机网络的基本概念 现场总线 2 数据通信技术基础 数据通信的基本概念 数据编码技术 数据通信方式 数据交换技术 传输介质 信道共享 差错控制技术,学什么？ 内容,3 计算机网络体系结构与协议 OSI参考模型 现场总线网络通信模型 4 CAN总线技术 CAN发展史 CAN的主要特性 CAN2.0规范 CAN器件及其应用 CAN网络实时性分析 CAN网络信号组帧技术,学什么？ 内容,5 SA

4、E J1939车辆控制网络技术 车载网络技术概述 SAE J1939分层结构和文档架构 SAE J1939物理层 SAE J1939数据链路层 SAE J1939应用层 6 DeviceNet现场总线 DeviceNet基本特性 DeviceNet设备模型 DeviceNet设备间的信息交换及应用,学什么？ 内容,7 Profibus现场总线 Profibus基本特性 Profibus协议 Profibus总线技术应用,怎么学？ 方法,理论与实践相结合 理论32学时 实验 听课与自学相结合 课程特点：知识点多、交叉性强 课堂：基础、重点、难点 自学：拓展知识面、接触其他具体现场总线,参考书,现

5、场总线工业控制网络技术，主 编：夏继强，出版社：北京航空航天大学出版社，出版或修订时间：2005年05月 现场总线技术及其应用，主 编：阳宪惠，出版社：清华大学出版社，出版或修订时间：2008年10月 网络控制系统与应用，主 编：关守平、周玮、尤富强，出版社：电子工业出版社，出版或修订时间：2008年7月,第1章 计算机网络与现场总线,社会三大资源,物质,能源,信息,第1章 计算机网络与现场总线,网络的出现与人们对资源流通的需求密切相关 物质铁路网、公路网、水路网、航空网,能源石油管道网、天然气管道网、电力网,信息 古代：烽火台、驿路、驿站 现代：电信网、电视网、计算机网络 电信网建立时间最久

6、，其电话网传递语音信号 有线电视网传输语音、图像等多媒体信息 计算机网络传输数据和文件,第1章 计算机网络与现场总线,新技术产生的两个必备条件 社会需求 基础技术成熟,计算机网络技术的基础 计算机技术 通信技术,本章内容 1 计算机网络的形成与发展 2 计算机网络的基本概念 3 现场总线,1.1 计算机网络的形成与发展,第1阶段 计算机技术与通信技术相结合，形成计算机网络雏形 1946年，第一台电子计算机ENIAC在美国诞生。 20世纪50年代，美国半自动地面环境防空系统将雷达和测控设备汇聚到一台IBM计算机上，通信线路241万公里。 20世纪60年代，美国航空公司的订票系统将2000多个终端

7、与一台中心计算机连接。,从严格意义上讲，这时的系统不能算计算机网络，系统中只有一台计算机，终端不具备自主处理能力。,1.1 计算机网络的形成与发展,第1阶段 计算机技术与通信技术相结合，形成计算机网络雏形,从严格意义上讲，这时的系统不能算计算机网络，系统中只有一台计算机，终端不具备自主处理能力。,1.1 计算机网络的形成与发展,第2阶段 完成网络体系结构与协议研究，形成计算机网络 软件资源、硬件资源以及数据资源具有资源共享需求，计算机具有自主处理能力，不存在主从关系。 1969年，美国国防部高级研究计划局ARPA（Advanced Research Projects Agency）建立ARPA

8、网；Internet由其发展而来,1.1 计算机网络的形成与发展,第2阶段 完成网络体系结构与协议研究，形成计算机网络 公共数据网PDN（Public Data Network） 数据通信建立在公共数据网基础上，可通过租用线路方式节省铺设线路费用。,局部网络LN（Local Network） 1972年，加州大学Newhall环网 1974年，剑桥大学Cambridge Ring环网 1976年，Xerox公司总线拓扑Ethernet网,提出不同的网络体系结构和协议 IBM的SNA（System Network Architecture） DEC的DNA （Digital Network Ar

9、chitecture ）,1.1 计算机网络的形成与发展,第3阶段 加速网络体系结构与协议国际标准化的研究与应用 国际标准化组织ISO于1984年颁布ISO/IEC7498国际标准，即开放系统互联参考模型OSI RM（Open System Interconnection Reference Model）。 20世纪80年代，ISO与CCITT（原国际电话电报咨询委员会）为各层定义标准协议，CCITT建议。,ARPA网发展成因特网，TCP/IP协议。 局域网发展迅速，Ethernet、Token Bus、Token Ring、FDDI。,1.1 计算机网络的形成与发展,第4阶段 各种类型的网络

10、全面互联，并向宽带化、高速化、智能化方向发展 网络的发展趋势必将导致计算机网络、通信网络、广播电视网络三网合一 网络安全、服务质量QoS、多媒体信息（特别是视频信息）的快速传送将成为网络性能的关键问题。,1.2 计算机网络的基本概念,广义的观点 以传输信息为主要目的，用通信线路将多个计算机连接起来的计算机系统的集合。又称为计算机通信网络。,1.2.1 计算机网络的定义,资源共享的观点 以能够相互共享资源的方式连接起来，并且各自具备独立功能的计算机系统的集合。,对用户透明的观点 计算机网络是一个对用户透明的、大的计算机系统，这个系统存在一个能为用户管理资源的网络操作系统，由它调用完成用户任务所需

11、的资源。又称为分布式计算机系统。,1.2 计算机网络的基本概念,计算机网络通常定义为：将地理位置不同并且具有独立功能的多个计算机系统通过通信线路和通信设备相互连接在一起，由网络操作系统网络协议软件进行管理，以实现资源共享和相互通信的系统。,1.2.1 计算机网络的定义,计算机网络建立的主要目的是资源共享。 计算机网络中的计算机具有自治特点。 网络中的计算机都要遵循统一的网络协议。,1.2 计算机网络的基本概念,（1）文件和打印服务 （2）通信服务 （3）邮件服务 （4）Internet服务 （5）管理服务流量监测和控制、负载平衡 、硬件诊断和失效报警、资产管理 、许可证跟踪、安全审计 、软件分

12、发、地址管理 、数据备份和数据恢复 （6）电子商务,1.2.2 计算机网络的功能,1.2 计算机网络的基本概念,资源子网和通信子网（逻辑上）,1.2.3 计算机网络的结构与组成,1.2 计算机网络的基本概念,通信子网 网络中面向数据传输或者数据通信的部分资源集合，包括传输线路、网络通信控制处理机与其他通信设备，主要完成整个网络的数据传输、存储转发等功能。,1.2.3 计算机网络的结构与组成,资源子网 网络中面向数据处理的资源集合，主要由主计算机系统、终端及各种软件资源和数据资源组成，负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种资源和网络服务。,1.2 计算机网络的基本概念,网络协议 语法：协议的

13、语法规定了将若干个协议元素和数据组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵循的格式。 语义：协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释。 同步：也称时序，用来规定事件的执行顺序。,1.2.3 计算机网络的结构与组成,1.2 计算机网络的基本概念,网络拓扑是指网络中节点间连通性关系，所以主要是讨论通信子网的拓扑结构。,1.2.3 计算机网络的拓扑结构,计算机网络拓扑结构 星型拓扑结构 环型拓扑结构 总线型拓扑结构 树型拓扑结构 网型拓扑结构,1.2 计算机网络的基本概念,星型拓扑结构每个站通过点-点连接到中央节点，任何两站之间通信都通过中央节点进行。,1.2.3 计算机网络的拓扑结构,1.2 计

14、算机网络的基本概念,特点 中央节点负责整个网络的通信控制，是网络的控制中枢，中央节点可以与网络中任何节点进行通信。 非中央节点的两个节点不能直接通信，但可以在中央节点的控制下，通过中央节点实现数据交换。,1.2.3 计算机网络的拓扑结构,1.2 计算机网络的基本概念,优点 控制简单，便于管理。 便于维护。 网络延迟时间短，误码率低。,1.2.3 计算机网络的拓扑结构,缺点 中央节点要求较高、负担过重。 其他节点负担较轻，不能均衡、合理地发挥网络的最大作用。 网络共享能力较差，通信线路利用率不高。 安装工作量大、成本较高。,1.2 计算机网络的基本概念,环型拓扑结构每个节点都有输入端口和输出端口

15、，节点间通过线路首尾相接，组成一个闭合的环路。,1.2.3 计算机网络的拓扑结构,1.2 计算机网络的基本概念,特点 每个站点接收从一端链路传来的数据 ，并送到另一端链路，为单向传递。 节点发出的数据带有目的地址，目的节点在转发的同时复制数据，该数据最终回到发送节点。 各节点共享环路信道，需要媒体访问控制策略。,1.2.3 计算机网络的拓扑结构,1.2 计算机网络的基本概念,优点 结构简单，各节点负载均衡。 传输延迟确定。 增减节点时，仅需简单连接工作。 多以光纤为传输介质，传输速率较高。,1.2.3 计算机网络的拓扑结构,缺点 单个节点的故障会造成整个网络故障。 运行时需要必要的环维护工作。

16、,1.2 计算机网络的基本概念,总线型拓扑结构有一条被称为总线的公共传输介质，所有站点都通过相应的硬件接口直接连到总线上，它是一个能被总线上所有节点使用的公共信道。,1.2.3 计算机网络的拓扑结构,1.2 计算机网络的基本概念,总线型拓扑结构 任何站点都可以向总线上发出数据，任何站点都可以接收到数据信号。 节点发出的数据带有目的地址，目的节点复制该数据。 所有站点共享一条传输信道，同一时刻只能由一个节点发送数据。,1.2.3 计算机网络的拓扑结构,1.2 计算机网络的基本概念,优点 结构简单，各节点负载均衡。 总线一般是无源的，可靠性较高。 易于扩充，增加和减少用户比较方便。 所有站点串接在一条线路上，电缆数量较少。,1.2.3 计算机网络的拓扑结构,缺点 信号在传输中会衰减，传输距离有限。 某一节点出现故障，隔离较困难。 需要进行媒体访问控制和地址识别，增加软硬件开销。,