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1、海南大学2011现场总线复习题1.报文和通信协议都属于通信系统中的软件报文,通信协议,语法, 语义,时序一是数据发送时间的先后次序，二是数据的发送速率2.受控访问方式-轮叫轮询和传递轮询3.网络互连的通信参考模型：应用层、表达层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层4.常见的拓扑结构：环形、星形、总线形和树形5.典型传输介质：有线传输介质：双绞线、同轴电缆、电力电缆、光缆等。无线传输介质：如无线电波、微波、红外、激光传输6.模拟数据编码的三种形式：幅度键控ASK（amplitude-sheft keying）频移键控FSK（frequency-sheft keying）相移键控PSK（p
2、hase-sheft keying）7. FF的参考模型只具备ISOOSI参考模型七层中的三层，即物理层、数据链路层和应用层。其中，应用层划分为两个子层-总线访问子层与总线报文规范子层8.FF为现场设备提供两种供电方式:总线供电方式、非总线供电方式9.FF的介质访问方式：令牌加主从的介质访问方式，以链路活动调度器(LAS)为主的介质访问方式10.H1的信号编码：协议报文编码，前导码，帧前界定码，帧结束码11.FF总线由低速（FF-H1）和高速(FF-HSE)两部分组成12. CAN通信的时间触发协议：TT-CAN、FTT-CAN、TTP/C、ByteFlight、FlexRay13.CAN的I
3、SO/OSI参考模型的层次结构分为数据链路层和物理层14.CAN的报文帧有以下四种类型：数据帧，远程帧，出错帧和超载帧15.R2为终端器，是为了抑制信号在端点的反射，阻值在120欧左右16.曼彻斯特编码波形(时钟周期)中间点总有一次信号电平的变化1.现场总线的概念及组成：现场总线是一种用于底层工业控制和测量设备，如变送器、执行器和本地控制器之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。优点：系统的开放性（1）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（2）互可操作性与互用性（3）现场设备的智能化与功能自治性（4）系统结构的高度分散性（5）对现场环境的适应性（6）节省硬件数量和投资2.
4、 DCS和FCS系统的比较：DCSFCS控制站控制依赖控制站取消了控制站安全栅每块仪表均配一块安全栅多块仪表共用一块安全栅控制控制在控制站中完成控制在现场中完成信息传输信息是单向的信息是双向的采用功能块组态方式，迅速快捷无论在结构上还是控制上均做到全分散控制分布控制依靠控制站为半分布控制完全分布在现场结构减少了导线、端子排、机柜、分线盒、桥架3. 使用4-20mA电流模拟信号的原因： 导线有电阻，传输电压就会有一定的压降，会引起函数的错误； 用电流传输，应用基尔霍夫定律，电流不会减小，所以用到mA制； 20mA不足以引起设备的损坏及火花或脉冲； 双绞线特征阻抗50，使系统的负载电阻大概为250
5、，采用20mA，输出电压大概为5V，容易测量； 总线供电方式（2线），系统没有信号传输时，没有电流，难以知道总线是否正常，4mA系统的功耗较低，可以知道总线没有断路，而是出于正常工作状态。4. 总线仲裁：总线通信过程中出现冲突。为解决冲突需要进行总线占有权的仲裁。某一时刻只允许一个主设备占有总线，它完成操作后释放总线占有权，其他主设备才能使用总线；访问等待时间:主设备获得总线占有权等待仲裁的时间；优先级方案有多种：高优先级无限期否决低优先级；不允许某一主设备长期霸占总线。6.比特率波特率的区别：比特率：可度量通信系统每秒传送的信息量。二进制信号的信息速率用每秒比特（bit/s,bps,b/s）
6、作单位。如比特率为9600bps意味着每秒可传输9600个二进制脉冲。当信道一定时，信息速率越高，有效性越好。 波特率：波特（Baud)是指信号的一个变换波形。把每秒传输的信号波的个数称为波特率。单位为波特，记作Baud或B。波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载波调制状态改变次数来表示，其单位为波特(Baud)。区别：每个信号可以包含1个、也可以包含2个二进制数据位。1个比特率=波特率，2个比特率=波特率2。在讨论信道特性，特别是传输频带宽度时，通常采用波特率；涉及实际的数据传送能力时，则使用比特率。 波特率与比特率的关系为：比特率=波特率X单个调制状态对应的二进制位数。比特率与
7、波特率的关系为：在二进制中，信号的有无就表示这个码元状态的“0”或“1”。所以n =2。称为二相调制，如果我们用4种不同的电压幅值0V、2V、4V和6V分别表示00、01、10和11，则码元有4种状态，称为四相调制，八相调制，十六相调制。一个信号往往可以携带多个二进制位，所以在固定的信息传输速率下，比特率往往大于波特率。即，一个码元中可以传送多个比特。例如，n=16，波特率为9600时，数据传输率（比特率）为38.4kbit/s。（单片机中串口的波特率实质是比特率！）7.数字数据的调试：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AS调幅，频移键控FSK调频，相移键控PSK调相原理
8、：用数字信号对载波的不同参量进行调制。载波信号 S(t) = Acos(t+) S(t)的参量包括： 幅度A、频率、初相位。调制就是要使A、 或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18.串行传输和并行传输：并行： 将数据以成组的方式在两条以上的并行通道上同时传输。例如，8条并行导线，是一个字节一个字节地传送。从发送端到接收端要用8根传输线，同时传送一个字节的不同位。串行：数据流以串行方式逐位地在一条信道上传输。是一个位接一个位地传送。从发送端到接收端的信道只要一条传输线即可。串行传输具
9、有易于实现，在长距离传输中可靠性高等优点。适合远距离的数据通信。但需要在收发双方采取同步措施。9.通信线路工作方式：根据通信过程中信息流的传输方向，可将通信线路的工作方式分成：单工通信方式、半双工通信方式和全双工通信方式。A发送单向信道B接收单工通信: 一端只能发送数据，而另一端只能接收数据，信道传输方向为单向且不能改变。半双工通信: 两端能在两个方向上发送和接收数据，但不能同时进行。A发送接收单向信道B接收发送全双工通信: 两端能在两个方向同时发送和接收数据。A发送接收双向信道B接收发送10.信号的传输模式：基带传输：指在基本不改变数字信号频率的情况下，直接按基带信号进行的传输。它不包含任何
10、调制（频率变换），按数据波的原样进行传输。 特点：（1）、信号按位流形式传输，整个系统不用调制解调器， 使得系统价格低廉。（2）、与宽带网相比，基带网的传输介质比较便宜，可以达到较 高的数据传输速率(一般为lMbps10Mbps）但其传输距离一般不超过25km，传输距离越长，传输质量越低。载波传输：按幅值键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK）等不同方式，依照要承载的数据改变载波信号的幅值、频率、相位，形成调制信号，载波信号承载数据后的信号传输过程称为载波传输。载波传输的特点：（1）、克服了目前长途电话线路不能直接传输基带信号的特点; （2）、可实现多路复用，提高了通信线路的利用
11、率; （3）、在接收端和发送端都要设置调制解调器。宽带传输：在同一介质上可以传输多个频带的信号。特点：可进行全部广播，还可以高速数据传输。可见宽带传输系统是模拟信号传输系统，可以在同一信道上进行数字和模拟信息服务。宽带传输与基带传输的主要区别：（1.）数据传输速率不同。基带网几十到几百Mbps,宽带网可达Gb/s。（2）.宽带网可划分多条基本通信信道。能提供多条良好的通信路径。11.网络拓扑：网络的拓扑结构是指网络中节点的互连形式。常见的拓扑结构：环形、星形、总线形和树形环形拓扑：通过网络节点的点对点链路连接，构成一个封闭的环路，优势：环形网络的中继器之间可使用适用于工业环境的光纤，作为高速链
12、路，与其他拓扑结构相比，可提供更大的吞吐量。（缺点：单向传输，环路中一个设备的故障有可能导致网络瘫痪）星形拓扑：每个节点通过点对点连接到中央节点，任何两节点之间通信都通过中央节点进行，优势：可实现数据通信量的综合，每个终端节点只承担较小的通信处理量，适用于终端密集的地方。总线拓扑：由一条主干电缆作为传输介质，各网络节点通过分支与总线相连的网络拓扑结构。总线上一个节点发送数据，所有其他节点都能接收，某一时刻只允许一个节点发信息优势：易于安装，节约电缆。是工业数据通信中应用最为广泛。缺点：距离增加，信号减弱；对可连接的节点设备数量，总线长度，分支个数，分支长度等受到一定程度限制树形拓扑：在一条总线
13、或分支的终端，通过接线盒扩展连接多个节点设备。优势：适应性很强,可适应于很宽的范围，比较适合于分主次，分等级的层次型系统12.CSMA/CD发送/接收数据流程(1)当某个节点要发送数据，先侦听媒体，判断是否有信号在传输；(2)如果有信号传输，转(1) ，继续侦听；(3)如果无信号传输，发送数据，同时对媒体继续监听；(4)如果发出信息与监听信息一致，则认为无冲突，数据正确发送，完成发送任务；(5) 如果发送数据与监听信息不一致，则认为发生冲突，立即中止发送过程，并向媒体发送“冲突”信号，使其他节点感知冲突，本节点计算发送失败的次数；(6)如果发送失败的次数小于某个阀值，按二进制指数退避算法生成等
14、待时间值，等待一定时间，转(1) ，重新发送；(7) 如果发送失败的次数大于某个阀值，停止发送尝试，(8) 通知用户，产生网络错误。CSMA/CD接收数据流程（1） 网络上每个节点都监听媒体，若有信号传输，（2） 则收集信息并组成帧；（2）节点分析和判断帧中的接收地址；如果接收地址是本地地址，复制接收该帧；否则，丢弃该帧。CSMA/CD控制方式的特点：（1） 数据发送具有广播的特点， 网络上所有节点可以接收同一信息。（2） 对于指定地址的数据帧， 只有一个节点可以复制和接收该帧。13.网络互连设备：中继器：又称重发器，属于物理层的网络互联设备，中继器的主要作用是延长电缆或光缆的传输距离，也可用
15、于增加网段上挂接的节点数量。电信号中继器、光信号中继器。中继器是一个再生器而不是放大器。网桥：属于作用在物理层和数据链路层的存储转发设备，在两个相同类型的网段之间进行帧中继。用于在局域网中连接同一类型的不同网段，互连采用不同传输速率、不同传输介质的网络。网桥具备寻址与路径选择的功能。路由器：工作在物理层、数据链路层和网络层，它比中继器和网桥更复杂一点，并包含有软件。路由器在具有独立地址空间、不同数据速率和传输媒体的网段间存储转发信号。路由器所连接的所有网段，网关网关：由于不同区域Canbus总线的速率和识别代号不同，因此一个信号要从一个总线进入到另一个总线区域，必须把它的识别信号和速率进行改变，能够让另一个系统接受，这个任务由网关(Gateway)来完成。另外，网关还具有改变信息优先级的功能。14.界定故障的规则： 接收器检出错误时，接受错误计数器加1； 接收器在送出错误标志后第一位检出一个显位，接收错误计数器加8； 发送器送出一个错误标志时，发送错误
