计算机中明白这三者的关系，我们就能很轻松理解计算的运行原理。
首先硬盘是我们存放大量数据的根源，他不会掉电丢失，内存的容量有限，但是读写速度快，但是他上面存放的数据掉电就会丢失。而cpu 才是我们的核心，任何代码的执行，文件的读写都必须经过cpu.并且他只能一次执行一条指令。那么我们怎么将海量的硬盘数据到cpu 上去解释执行的呢？
首先，当系统启动时，内核（内存）会一次性从硬盘上读取大量的数据到内存上去存放（缓存），然后cpu 在从内存上一句一句的翻译执行，并将结果存放到内存中，当存放数据达到一定程度，在一次性搬回硬盘上，为什么cpu 不直接从硬盘读取，而用一个内存做中转呢？
因为，cpu 他只是解释执行器，不能存放数据，他必须执行一句，在从别的地方搬运一句，这样速度很慢，更何况直接从硬盘上搬数据本来就很慢。这个时候内存就起作用了，内存可以一次性从硬盘上读写大量数据暂存到内存中，而内存的读写数度非常快，是硬盘的n 倍，因此cpu 直接从内存读写就增加了效率。
那为什么我们不将数据直接存放在内存上，这样比存到硬盘上不是更快么？
因为内存本身的属性决定内存不能做的很大，存放数据有限，而且掉电数据就丢失。因此，必须将得到的数据存到硬盘上。
其次，内存与硬盘上的数据怎么进行交换的呢？在内存与数据之间有三大总线，用来控制cpu
和内存之间的数据读写，首先控制总线是用来决定数据是从内存到cpu ，还是从cpu 到内存(两者不能同时进行的原因是，cpu 同时只能处理一件事情)。数据总线是用来在内存中传递数据的。地址总线是用来告诉数据来自内存中的哪一个地址，该存放到哪一个单元的。
问题：一个32位的系统，内存最大不能超过多大呢？
一根地址总线，在物理上只能表示两种状态，要么高电平，要么低电平。如果分别用这两个状态表示内存，也最多只能标记两个单元。32位的系统，有32根地址线，也就是最多 C P U 内 存 硬 盘 控制总线 数据总地址总线
2个内存单元，也就是4G，当32位的系统，内存超过4G时就不能别识别或者只能标记32
控制了。
这个32根地址总线的编码就是地址。
CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件，运算器和控制部件等。 一、运算逻辑部件： 运算逻辑部件可以执行定点或浮点算术运算，移位运算和逻辑运算，以及地址运算和转换。 二、寄存器部件： 寄存器部件，包括通用寄存器，专用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器可以分为定点数和浮点数。它们用于在指令中存储寄存器操作数和运算结果。 通用寄存器是中央处理器的重要组成部分，大多数指令必须访问通用寄存器。通用寄存器的宽度决定了计算机内部数据路径的宽度，其端口数通常会影响内部操作的并行性。 专用寄存器是执行某些特殊操作所需的寄存器。 控制寄存器通常用于指示机器执行状态或保留一些指针。有处理状态寄存器，地址转换目录的基地址寄存器，特权状态寄存器，条件代码寄存器，异常处理寄存器和错误检测寄存器。 有时，中央处理单元中有一些缓存，用于临时存储一些数据指令。缓存越大，CPU的计算速度越快。目前，市场上的中高端中央处理单元具有大约2M的二级缓存。高端中央处理单元具有大约4M的辅助缓存。 三、控制部件： 控制部件主要负责解码指令并发出控制信号以完成要为每个指令执行的每个操作。
有两种结构：一种是以微存储为核心的微程序控制模式；另一种是微程序控制模式。另一种是基于逻辑硬连线结构的控制模式。 微代码存储在微存储器中，每个微代码对应一个基本的微操作，也称为微指令。每个指令由不同的微代码序列组成，这些序列构成一个微程序。中央处理单元对指令进行解码后，发出一定的时序控制信号，并以给定的顺序以微周期为节拍执行由这些微代码确定的许多微操作，以完成拍子的执行。一定的指示。 简单的指令由（3到5个）微操作组成，而复杂的指令由数十个微操作甚至数百个微操作组成。
哈尔滨地铁车辆系统培训 (列车控制系统) 二○一○年三月一日
功能: 监视、控制车辆和车辆各系统的运行，同时可诊断各系统的运行情况，并给出报警信息。 配置: 列车控制系统采用继电逻辑控制或分布式总线控制方式，采用继电逻辑控制时要配备单独的信息和诊 断系统，为车辆各系统提供运行状态检测、故障诊断和保护。 目前,新造列车均采用了分布式总线控制方式。列车总线系统采用国际列车通信网络TCN标准（ IEC61375-1的最新版本）。所采用的总线控制系统成熟、安全可靠。 广州地铁一号线车辆采用有接点逻辑控制电路，二号线列车采用了当今世界上最先进的列车控制技术 ，总线控制技术。从牵引制动控制到车门开关，从PIS自动报站到汽笛报警等几乎列车的所有方面，整列车各系统的监视、控制和诊断都通过贯穿全车的总线控制网络实现，总线系统使整列车成为一个有机的整体。司机对整个列车的控制命令通过列车通信网路送到列车的各个车厢上，列车的各个车厢工作状态通过列车通信网路送到司机显示台上，让整个列车有效而安全的工作。 总线技术的应用大幅度减少了金属导线的使用，减少了电气机械连接点，避免了一般接点逻辑电路由 于单个物理故障导致的错误动作；总线上的故障设备可以得到有效隔离并退出网络，而保持其它不需要其控制信息的设备仍能有效运作。总线技术带来了许多优点和先进功能，但也带来了新的问题和新的障碍，如对总线的物理介质的要求较高，要求有较好的电磁环境，甚至由于电磁环境、总线线路质量不稳定或软件缺陷等问题导致整体的瘫痪；同时对维护人员的能力也提出了前所未有的要求。 列车控制系统
一、列车通信网路 二、总线系统基本概念 三、列车控制系统 1、列车控制系统硬件及其主要功能 2、列车控制系统网络结构 3、冗余概念 4、列车诊断
现场总线技术及控制系统 摘要：文章介绍了现场总线的概念,回顾了其产生及发展历程，分析了现场总线控制系统相对于集散控制系统的特点和优点。针对当前流行的几种现场总线，简要介绍了各自的技术特色，指出控制系统的开放互连是发展的必然。 关键词：现场总线，集散控制系统，分布式控制，FCS，DCS，开放式互连系统 一、前言 七十年代以前，控制系统中采用模拟量对传输及控制信号进行转换、传递，其精度差、受干扰信号影响大，因而整个控制系统的控制效果及系统稳定性都很差。七十年代末，随着大规模集成电路的出现，微处理器技术得到很大发展。微处理器功能强、体积小、可靠性高、通过适当的接口电路用于控制系统，控制效果得到提高；但是尽管如此，还是属于集中式控制系统。随着过程控制技术、自动化仪表技术和计算机网络技术的成熟和发展，控制领域又发生了一次技术变革。这次变革使传统的控制系统（如集散控制系统）无论在结构上还是在性能上都发生了巨大的飞跃，这次变革的基础就是现场总线技术的产生。 现场总线是连接现场智能设备和自动化控制设备的双向串行、数字式、多节点通信网络，它也被称为现场底层设备控制网络（INFRANET）。80年代以来，各种现场总线技术开始出现，人们要求对传统的模拟仪表和控制系统变革的呼声也越来越高，从而使现场总线成为一次世界性的技术变革浪潮。美国仪表协会(ISA)于1984年开始制订现场总线规范，在欧洲有德国的PROFIBUS和法国的FIP等，各种现场总线规范陆续形成。其中主要的有：基金会现场总线FF（Foundation Fieldbus）、控制局域网络CAN（Controller Area Network）、局部操作网络LonWorks（Local Operating Network）、过程现场总线PROFIBUS（Process Field Bus）和HART协议(Highway Addressable Remote Transducer)等。但是，总线规范的制定工作并非一帆风顺，由于行业与地域发展等历史原因，加上各公司和企业集团受自身利益的驱使，致使现场总线的国际化规范工作进展缓慢。但是不论如何，制定单一的开放国际现场总线规范是发展的必然。 二、当前流行的几类现场总线 1、基金会现场总线FF 基金会现场总线FF是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的一种 技术。其前身是以美国Fisher－Rosemount公司为首，联合Foxboro、横河、ABB、西门子等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首，联合欧洲等地150家公司制定的World
Intel的CPU，从P4开始就对内存带宽有一定要求，为什么当年Intel 非要推RamBUS来搭配P4？就是因为SDRAM和DDR RAM都不足以满足P4的需求。 具体说一下，FSB为533的P4（外频为133），数据带宽需求为4.3GB/S （可以这么粗略估算，CPU带宽=FSB×8）， FSB800的P4带宽需求为6.4GB/s。 而同时期的DDR 400能提供的带宽也只有3.2GB/s（所以DDR400又叫PC3200内存，就是以带宽命名的），DDR266带宽为2.1GB/s，DDR333带宽为2.7GB/s，可见单根DDR内存满足不了FSB800的P4的需求，当CPU要数据时内存却传不过来足够的数据，造成CPU闲置。所以Intel费劲功夫硬性推广RamBUS来搭配自家的P4。但无奈RamBUS成本和产能都摆在那里，成了曲高和寡的东西。不得已Intel 舍弃850芯片组，重新推出的支持SDRAM的845芯片组来搭配P4，早期买P4的可能就是这种主板，其实此时P4的性能被内存制约了。包括后来出的支持DDR单通道内存的845D、848等等芯片组，都没有完美解决问题。 后来出现了支持“双通道”的865芯片组才解决了问题，双通道的DDR266带宽正好满足FSB533的P4，而双通道的DDR400则满足了FSB800的P4。这个规律可以简单的推算为内存频率*2=FSB频率。如DDR 400的双通道内存可以满足FSB800的CPU，DDR2 533的双通道内存可以满足FSB1066的CPU，DDR2 667的内存双通到可以满足FSB1333的CPU，DDR2 800内存双通就可以满足FSB1600。
CPU是计算机的核心,是电脑的心脏，叫做中央处理器。负责处理、运算计算机内部的所有数据,主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成。CPU是整个微机系统的核心，它往往是各种档次微机的代名词，CPU的性能大致上反映出微机的性能，因此它的性能指标十分重要。 CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件、控制部件。 CPU从存储器或高速缓冲存储器中取出指令，放入指令寄存器，并对指令译码。它把指令分解成一系列的微操作，然后发出各种控制命令，执行微操作系列，从而完成一条指令的执行。指令是计算机规定执行操作的类型和操作数的基本命令。指令是由一个字节或者多个字节组成，其中包括操作码字段、一个或多个有关操作数地址的字段以及一些表征机器状态的状态字和特征码。有的指令中也直接包含操作数本身。 运算逻辑部件 运算逻辑部件，可以执行定点或浮点的算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址的运算和转换。 寄存器部件 寄存器部件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。 32位CPU的寄存器 通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令中的寄存器操作数和操作结果。通用寄存器是中央处理器的重要组成部分，大多数指令都要访问到通
用寄存器。通用寄存器的宽度决定计算机内部的数据通路宽度，其端口数目往往可影响内部操作的并行性。 专用寄存器是为了执行一些特殊操作所需用的寄存器。控制寄存器通常用来指示机器执行的状态，或者保持某些指针，有处理状态寄存器、地址转换目录的基地址寄存器、特权状态寄存器、条件码寄存器、处理异常事故寄存器以及检错寄存器等。 有的时候，中央处理器中还有一些缓存，用来暂时存放一些数据指令，缓存越大，说明CPU的运算速度越快，目前市场上的中高端中央处理器都有2M左右的二级缓存。 控制部件 控制部件，主要负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。 微存储中保持微码，每一个微码对应于一个最基本的微操作，又称微指令；各条指令是由不同序列的微码组成，这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后，即发出一定时序的控制信号，按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作，即可完成某条指令的执行。 简单指令是由（3～5）个微操作组成，复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。逻辑硬布线控制器则完全是由随机逻辑组成。指令译码后，控制器
计算机中明白这三者的关系，我们就能很轻松理解计算的运行原理。 首先硬盘是我们存放大量数据的根源，他不会掉电丢失，内存的容量有限，但是读写速度快，但是他上面存放的数据掉电就会丢失。而cpu 才是我们的核心，任何代码的执行，文件的读写都必须经过cpu.并且他只能一次执行一条指令。那么我们怎么将海量的硬盘数据到cpu 上去解释执行的呢？ 首先，当系统启动时，内核（内存）会一次性从硬盘上读取大量的数据到内存上去存放（缓存），然后cpu 在从内存上一句一句的翻译执行，并将结果存放到内存中，当存放数据达到一定程度，在一次性搬回硬盘上，为什么cpu 不直接从硬盘读取，而用一个内存做中转呢？ 因为，cpu 他只是解释执行器，不能存放数据，他必须执行一句，在从别的地方搬运一句，这样速度很慢，更何况直接从硬盘上搬数据本来就很慢。这个时候内存就起作用了，内存可以一次性从硬盘上读写大量数据暂存到内存中，而内存的读写数度非常快，是硬盘的n 倍，因此cpu 直接从内存读写就增加了效率。 那为什么我们不将数据直接存放在内存上，这样比存到硬盘上不是更快么？ 因为内存本身的属性决定内存不能做的很大，存放数据有限，而且掉电数据就丢失。因此，必须将得到的数据存到硬盘上。 其次，内存与硬盘上的数据怎么进行交换的呢？在内存与数据之间有三大总线，用来控制cpu 和内存之间的数据读写，首先控制总线是用来决定数据是从内存到cpu ，还是从cpu 到内存(两者不能同时进行的原因是，cpu 同时只能处理一件事情)。数据总线是用来在内存中传递数据的。地址总线是用来告诉数据来自内存中的哪一个地址，该存放到哪一个单元的。 问题：一个32位的系统，内存最大不能超过多大呢？ 一根地址总线，在物理上只能表示两种状态，要么高电平，要么低电平。如果分别用这两个状态表示内存，也最多只能标记两个单元。32位的系统，有32根地址线，也就是最多 C P U 内 存 硬 盘 控制总线 数据总地址总线
Cpu 的组成: CPU的内部由寄存器、控制器、运算器和时钟四个部分组成，各个部分之间由电流信号相互连通。 寄存器中的种类和作用包括: 1.数据寄存器 数据寄存器（Data Register，DR）又称数据缓冲寄存器，其主要功能是作为CPU和主存、外设之间信息传输的中转站，用以弥补CPU 和主存、外设之间操作速度上的差异。 数据寄存器用来暂时存放由主存储器读出的一条指令或一个数据字；反之，当向主存存入一条指令或一个数据字时，也将它们暂时存放在数据寄存器中。 数据寄存器的作用是： （1）作为CPU和主存、外围设备之间信息传送的中转站；
（2）弥补CPU和主存、外围设备之间在操作速度上的差异； （3）在单累加器结构的运算器中，数据寄存器还可兼作操作数寄存器。 2.指令寄存器 指令寄存器（Instruction Register，IR）用来保存当前正在执行的一条指令。 当执行一条指令时，首先把该指令从主存读取到数据寄存器中，然后再传送至指令寄存器。 指令包括操作码和地址码两个字段，为了执行指令，必须对操作码进行测试，识别出所要求的操作，指令译码器（Instruction Decoder，ID）就是完成这项工作的。指令译码器对指令寄存器的操作码部分进行译码，以产生指令所要求操作的控制电位，并将其送到微操作控制线路上，在时序部件定时信号的作用下，产生具体的操作控制信号。 指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。操作码一经译码，即可向操作控制器发出具体操作的特定信号。 3.程序计数器 程序计数器（Program Counter，PC）用来指出下一条指令在主存储器中的地址。 在程序执行之前，首先必须将程序的首地址，即程序第一条指令
控制网络与现场总线 第一章绪论 现场总线是应用在生产现场与微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点通信的系统，也称为开放式、全数字化、多点通信的底层控制网络CAN 总线是一种现场总线，它在工业控制领域中占有重要的地位，并已经广泛应用于汽车制造、自动化监控、三表系统及楼宇自控系统等领域。而以太网具有结构简单，工作可靠，传输速率高等特点，目前以它作企业的为上层管理网络能够很好的发挥信息交换及共享的需求。这样就形成了以CAN 为低层控制网络，由以太网组成上层管理网络的局面。然而企业生产需要下层与上层的信息交换，而异构网络是不能直接进行信息交换的，如何有效的实现这种信息交换，成为目前的一个热点问题。 1.1 研究背景及意义 1.1.1 现场总线控制系统 现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点和双向通信的数据总线。现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表，使它们各自具有了数字计算和数字通讯能力，采用可进行简单连接的双绞线等作为总线，把多个测量控制仪表连接成网络系统，并按公开、规范的通信协议，在位于现场的多个微机化测量控制设备之间及现场仪表与远程监控计算机之间，实现数据传输与信息交换，形成各种适应实际需要的自动控制系统。现场总线的出现正符合了现代工业生产领域中的测控系统的需求，即通过测控仪器或系统从生产现场获得各种参数，通过自控手段，使生产各环节得到优化。 1.1.2 以太网技术 近年来，以太网在工业控制领域的应用逐渐的广泛起来，它具有通信速率高、软硬件产品丰富和应用支持技术成熟等优点，目前它已经在工业企业综合自动化系统中的资源管理层、执行制造层得到了一定程度的应用，并呈现向下延伸直接应用于工业控制现场的趋势。但是由于普通以太网所用的接插件、集线器、交换机和电缆等均是为商用领域设计的，而未针对较恶劣的工业现场环境来设计（如
习题五 处理器总线时序与系统总线 主要内容：处理器总线时序与系统总线。8086／8088CPU 外部引脚信号；8086／8088系统组成和总线时序。 5.1 8086/8088 CPU 有40条引脚，请按功能对它们进行分类？ 【答】 按功能可分为:地址总线:AD0～AD15,A16～A19,ALE,BHE; 数据总线:AD0～AD15,DEN,DT/R; 控制总线:M/IO,WR,RD,HOLD,HLDA,INTR,INTA,READY,RESET. 5.2 8086/8088 有两种工作方式，它们是通过什么方法来实现？在最大方式下其控制信号怎样产生？ 【答】MN/MX 引脚接至电源(+5V),则8086CPU 处在最小组态（模式）;MN/MX 引脚接地,则8086CPU 处在最大组态（模式）。 在最大模式下，需要用外加电路来对CPU 发出的控制信号进行变换和组合，以得到对存储器和I/O 端口的读/写信号和对锁存器8282及对总线收发器8286的控制信号。 5.3 8086／8088 CPU 的地址总线有多少位？其寻址范围是多少？ 【答】8086/8088CPU 的地址总线均为20位,.8086/8088CPU 的寻址范围为1MB; 5.4 在 8086／8088CPU 工作在最小模式时， （l ）当CPU 访问存储器时，要利用哪些信号？ （2）当CPU 访问外设接口时，要利用哪些信号？ （3）当HOLD 有效并得到响应时，CPU 的哪些信号置高阻？ 【答】（1）当CPU 访问存储器时, 要利用ALE (地址锁存允许信号输出)，DEN (数据允许信号)， R DT /(数据收发信号)，IO M /(存储器/输入输出控制信号输出)，RD （读信号输出），WR (写 信号输出)，(高8位数据总线充许)，NMI (非屏蔽中断输入引腿)。 （2） 当CPU 访问外设接口时,要利用当CPU 访问存储器时,ALE(地址锁存允许信号输出)，(数据允许信号)R DT /(数据收发信号)，IO M /(存储器/输入输出控制信号输出)，RD （读信号输出），WR 写信号输出，高8位数据总线充许，INTA (中断响应信号输出)。 （3）当HOLD 有效并得到响应时,CPU 使地址/数据总线和控制状态线置高阻。 5.5 若8086工作于最小方式，试指出当CPU 完成将AH 中的内容送到物理地址为9100H 的存储单元操作时，以下哪些引脚信号应为低电平：7/S BHE （总线周期的第一部分时间）RD 、WR 、IO M /、R DT /。 【答】 7S ,WR 这两个信号为低电平. 5.6 分析 8086/8088 CPU 最大方式下的读操作时序。 【答】对于存储器读周期,在T1开始,8086发出20位地址信息和 S0～S2状态信息.在 T2期间,8086将AD15～AD0 切换为数据总线,8288发出有效的读存储器命令MRDC.在T3状态开始时,8086采样READY,当READY 有效时进入T4状态,8086读取在数据线上的数据,到此,存储器读操作结束(I/O 读周期与存储器读周期基本相同,只是I/O 接口的速度较慢,通常会在T3后插入TW 等待状态). 5.7 8086/8088 I/O 的读/写周期时序与M 读/写周期的主要差异是什么？ 【答】在8086存储器周期中，控制信号M/IO 始终为高电平；而在I/O 周期中，M/IO 始终为低电平。 5.8 8086 CPU 工作在最小模式（单CPU ）和最大模式（多CPU ）主要特点是什么？有何区别？ 【答】最小模式:MN/MX+5V,构成小规模的应用系统,只有8086一个微处理器,所有的总线控制信号均为8086产生,系统中的总线控制逻辑电路,减少到最小; 不需总线控制器8288；适用于单一处理机系统。 最大模式:MN/MX 接地,用于大型(中型)8086/8088系统中,系统总是包含有两个或多个
CPU主要包括两个部分，即控制器、运算器，其中还包括高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。 中央处理器（CPU），是电子计算机的主要设备之一，电脑中的核心配件。其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。CPU是计算机中负责读取指令，对指令译码并执行指令的核心部件。电子计算机三大核心部件就是CPU、内部存储器、输入/输出设备。中央处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据。 主要功能 一、处理指令 英文Processing instructions;这是指控制程序中指令的执行顺序。程序中的各指令之间是有严格顺序的，必须严格按程序规定的顺序执行，才能保证计算机系统工作的正确性。 二、执行操作 英文Perform an action;一条指令的功能往往是由计算机中的部件执行一系列的操作来实现的。CPU要根据指令的功能，产生相应的操作控制信号，发给相应的部件，从而控制这些部件按指令的要求进行动作。 三、控制时间 英文Control time;时间控制就是对各种操作实施时间上的定时。在一条指令的执行过程中，在什么时间做什么操作均应受到严格的控制。只有这样，计算机才能有条不紊地工作。
四、处理数据 即对数据进行算术运算和逻辑运算，或进行其他的信息处理。 其功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据，并执行指令。在微型计算机中又称微处理器，计算机的所有操作都受CPU控制，CPU的性能指标直接决定了微机系统的性能指标。CPU 具有以下4个方面的基本功能：数据通信，资源共享，分布式处理，提供系统可靠性。运作原理可基本分为四个阶段：提取(Fetch)、解码(Decode)、执行(Execute)和写回(Writeback)。
课程名称：现场总线实验任课教师：廉迎战 学院：自动化 专业班级： 学号： 学生姓名：
2015 年6月16日 实验一频移键控法仿真实验 一．实验目的 初步掌握通信原理基础知识中频移键控法的基本原理。 能用MATLAB仿真软件，编写并调试简单的仿真程序。 二．实验主要仪器设备和材料 1. 实验用计算机 2. MATLAB仿真软件 三．实验内容 四．实验步骤及结果测试 1．安装部署MATLAB仿真环境，同时根据频移键控法要求，设置仿真环境。 2.在MATLAB环境下，输入频移键控法原理图。 原理图如下：
方法一 方法二 Repeating sequence stair:F3数字信号sine wave ：100Hz信号 Sine wave1 ：50Hz信号 Scope1：示波器
方法一：Switch1:选通开关//方法二：用乘法器product代替 3.在MATLAB中产生F1=50Hz和F2=100Hz的交流信号，以及需要 发送的数字信号，数字信号为：F3=01101001方波波形。 4.加载输入信号，观察仿真原理图输出信号波形，同时记录并分析。 如下图： 五．思考题 1.数字信号01101001的频移键控法输出波形表示形式如下： 输出的数字信号为10110101时，其频移键控波形如下的OUT：
1~6行输出信号分别为：1.数字信号10110101的输入信号；2. 50Hz 频率sine；3.100Hz频率sine；4. Product输出；5.product1输出； 6.add输出 2.如何实现幅移键控法的信号通讯技术？ 通过信号幅值的高低映射到数字信号的1和0从而达到载波传输信号，可利用 现成的电信网，电话网等设施构成信道。
我们先来看一下关于CPU的一些知识： 中央处理器 CPU是电脑的心脏，一台电脑所使用的CPU基本决定了这台电脑的性能和档次。CPU发展到了今天，频率已经到了3.2GHZ。在我们决定购买哪款CPU或者阅读有关CPU的文章时，经常会见到例如外频、倍频、缓存等参数和术语。下面我就把这些常用的和CPU有关的术语简单的给大家介绍一下。 CPU（Central Pocessing Unit） 中央处理器，是计算机的头脑，90%以上的数据信息都是由它来完成的。它的工作速度快慢直接影响到整部电脑的运行速度。CPU集成上万个晶体管，可分为控制单元（Control Unit；CU）、逻辑单元（Arithmetic Logic Unit；ALU）、存储单元（Memory Unit；MU）三大部分。以内部结构来分可分为：整数运算单元，浮点运算单元，MMX单元，L1 Cache单元和寄存器等。 主频 CPU内部的时钟频率，是CPU进行运算时的工作频率。一般来说，主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，CPU的运算速度也就越快。但由于内部结构不同，并非所有时钟频率相同的CPU性能一样。 外频 即系统总线，CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。 倍频 原先并没有倍频概念，CPU的主频和系统总线的速度是一样的，但CPU的速度越来越快，倍频技术也就应允而生。它可使系统总线工作在相对较低的频率上，而CPU速度可以通过倍频来无限提升。那么CPU主频的计算方式变为：主频= 外频x 倍频。也就是倍频是指CPU和系统总线之间相差的倍数，当外频不变时，提高倍频，CPU主频也就越高。 缓存（Cache） CPU进行处理的数据信息多是从内存中调取的，但CPU的运算速度要比内存快得多，为此在此传输过程中放置一存储器，存储CPU经常使用的数据和指令。这样可以提高数据传输速度。可分一级缓存和二级缓存。 一级缓存 即L1 Cache。集成在CPU内部中，用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存。由于缓存指令和数据与CPU同频工作，L1级高速缓存缓存的容量越大，存储信息越多，可减少CPU与内存之间的数据交换次数，提高CPU的运算效率。但因高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在有限的CPU芯片面积上，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。
MVB总线在地铁列车控制系统中的应用 摘要：介绍了 MVB 总线的物理层、帧和报文的格式与时序, 以及其在广州地 铁 2 号线、深圳地铁 1 号 线、上海地铁1 号线延长线等车辆控制系统中的成功应用。 关键词：地铁列车; 多功能车辆总线( MVB) ; 帧; 报文; 自动控制 地铁 2 号线、深圳地铁 1 号线、上海地铁 1 号线延长线的列车 均采用了符合 IEC61375 TCN 标准的德国总线控制系统。该系统由列车总线 ( WTB) 和多功能车辆总线( MVB) 两部分组成, 单元( 整个列车 6 辆车为一个编组, 3 辆车为 1 个单元) 内用 MVB 总线连接, 两个单元间用 WTB 总线连接, MVB 总线实现车辆控制, WTB 总线实现列车控制。 1 MVB 总线的物理层和链路层 MVB 总线模型是在开放系统互联 OSI 模型的基础上进行了简化。OSI 具有 7 层参考模型, 而 MVB 只有其中的物理层和链路层。 1.1 物理层 MVB 总线的物理层有 3 种: 1) ESD( 电的短距离传输介质) , 使用双绞屏蔽线, 按RS- 485 标准, 最多支持 32 个设备, 最大总线长度 20 m 。 2) EMD( 电的中距离传输介质) , 使用双绞屏蔽线, 最多支持 32 个设备, 最大总线长度 200 m 。允许使用变压器连接。 3) OGF( 光纤媒介) , 使用总线连接器, 传输距离可达2 km。 MVB 总线系统是分级控制系统。系统设备共分 5 个级别, 6 种能力: 1) 1 级设备具有的能力有设备状态和过程数据。设备端口地址一 般与设备地址一致。 2) 2 级设备具有的能力有设备状态, 过程数据, 信息数据, 是智 能设备可以通过总线配置, 但不能编程。 3) 3 级设备具有的能力有设备状态, 过程数据, 信息数据和用户 编程。 4) 4 级设备具有的能力有设备状态、过程数据、信息数据和总管 理器。用户编程具有可选性。 5) 5 级设备具有的能力有设备状态、过程数据、信息数据、网关 和总线管理器。具有总线管理器的网关能与各种总线同步。 1.2 链路层数据 1.2.1 帧和报文格式 有效的帧格式见图 1。
现场总线技术及其应用研究 中文摘要: 现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在多方面的优越性，得到大围的推广，导致了自动控制领域的一场革命。本文从多个方面介绍了现场总线技术的种类、现状、应用领域及前景。 现场总线FF（Field Bus）的概念起源于70年代，当时主要考虑将操作室的现场信号和到控制仪器的控制信号由一组总线以数字信号形式传送，不必每个信号都用一组信号线。随着仪表智能化和通讯数字化技术的发展，数字通信网络延伸到工业过程现场成为可能，由全数字现场控制系统代替数字与模拟分散型控制系统已成为工业化控制系统发展的必然趋势。 现场总线已经发展成为集计算机网络、通信技术、现场控制、生产管理等容为一体的现场总线控制系统FCS（Field-bus Control System）。它将通信线一直延伸到生产现场生产设备，用于过程和制造自动化的现场设备或现场仪表互连的现场通信网络，将传统的DCS 三层网络结构变成两层网络结构，降低了成本，提高了可靠性，实现了控制管理一体化的结构体系。 关键词：现场总线技术、自动控制、发展趋势
第一章绪论 现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制系统。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要容的综合技术，已经受到世界围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。 现场总线控制系统（FCS）是顺应智能现场仪表而发展起来的。它的初衷是用数字通讯代替4－20mA模拟传输技术，但随着现场总线技术与智能仪表管控一体化（仪表调校、控制组态、诊断、报警、记录）的发展，在控制领域引起了一场前所未有的革命。控制专家们纷纷预言：FCS将成为21世纪控制系统的主流。 第二章现场总线技术概述 2.1现场总线的定义： 目前，公认的现场总线技术概念描述如下：现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室的自动控制装置/系统之间的一种串行、数字式、多点通信的数据总线。其中，"生产过程"包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。 2.2 现场总线技术产生的意义 （1）现场总线（Fieldbus）技术是实现现场级控制设备数字化通信的一种工业现场层网络通信技术；是一次工业现场级设备通信的数字化革命。现场总线技术可使用一条通信电
列车总线控制系统的CAN—485总线网关设计 摘要: 介绍了列车总线控制系统控制系统中的CAN总线与485总线之间的互联互联网关,CAN总线控制器INTEL82526的基本工作原理和功能,给出了CAN—485总线网关的软、硬件具体实现方案。 关键词: CAN总线 485总线互联 INTEL82526 CAN—485总线网关 随着现场总线控制技术的发展和成熟,越来越多的集散控制系统采用现场总线来构建控制系统。在大规模、高性能的复杂大系统中存在着大量的被控设备,而且每个被控设备有着不同的实时性实时性要求。从网络化控制的角度分析可知,简单地采用一条现场总线把复杂大系统中的所有被控设备联接起来会降低整个系统的稳定性和可控性,是性能不好的控制网络拓扑形式。针对特定的现场总线,在不同的应用环境中,一条网络段上通讯结点数有一个合理范围,超出这个范围将导致网络控制性能的恶化[1～2]。另外,实时性差异较大的设备共存于一条网络段也易于造成整个系统不稳定。因而,在一个复杂的网络化控制系统中,按实时性和功能性分段,构造多个现场总线段是一种较为合理的拓扑形式,利于整个系统的稳定和性能的优化[2]。从性价比角度看,两段实时性差异较大的网络段采用相同的现场总线构建是不划算的,采用合适的两种现场总线分别构建较为合理。控制网络的分段和网段采用不同的现场总线构建带来了两个异种现场总线之间互联的问题。本文所探讨的列车总线中CAN总线与485总线网关为两个异种现场总线间的互联提供了一种解决方案。 1 网关硬件设计 1.1 INTEL 82526简介 82526是INTEL公司生产的执行CAN总线规范的CAN控制器,它包括CAN总线规范所规定的所有硬件模块(传输层和目标层)。82526与微处理器或微控制器微控制器联接时能够完成物理层和数据链路层的基本功能。82526内部结构原理图。82526采用分时复用的8位地址/数据总线,可与INTEL系列的微处理器或微控制器协同工作。片内双口RAM作为CPU和接口管理处理器之间的通信缓存接口,CPU初始化全局的状态和控制寄存器,并在双口RAM内建立通信目标用以接收和发送报文。位流处理器控制接口管理处理器和总线之间的数据流。另外,位流处理器也控制收发控制逻辑和错误管理逻辑。总线定时逻辑则通过差分输入比较器监视总线并确定串行总线的位定时。接口管理处理器执行主控制器命令并控制串行总线上的数据传送、全局状态和控制寄存器位。处理器接口单元是82526到CPU的接口。 1.2 网关的硬件结构 网关的硬件电路原理图。整个硬件电路由三部分构成:微控制器及其外围扩展电路,CAN 总线控制器及CAN总线接口电路,异步串行通讯串行通讯控制器和485总线接口电路。 1.2.1 微控制器及其外围扩展电路 网关采用了ATMEL公司的AT89C51型微控制器。AT89C51是与8X51系列微控制器兼容的增强型微控制器,其内部集成了4K字节的FLASH ROM[3]。由于网关的软件及参数查询表所占用存储空间小于4K,网关没有在AT89C51外扩展程序存储器。AT89C51是网关处理、控制和转换总线数据的核心,其主要功能有三个:一是CAN总线控制器82526接收到CAN总线上其它通讯结点的数据后,交给AT89C51处理,将这些数据转换为预先定义的485总线上传输数据的协议格式,由AT89C51控制异步串行通讯控制器通过485总线接口MAXIM485将这些数据发送到
现场总线控制系统学习心得 班级：电技131 姓名：杨秋 学号：20XX301030103 六个星期的现场总线控制系统课程已经结束，通过这段时间的学习和老师的耐心讲解，我初步了解到了这门课程的基本内容。 目前，在连续型流程生产工业过程控制中，有三大控制系统，即PLC、DCS和FCS。我们已经在以往的学习中了解到了PLC和DCS这两大系统的基本知识，而FCS就是我们这段时间学习的现场总线控制系统。老师分别从以下几个方面详细地向我们讲解了这门课程。 1现场总线和现场总线控制系统的概念 根据国际电工委员会IEC61158标准的定义，现场总线是指应用在制造过程区域现场装置和控制室内自动控制装置之间的包括数字式、多点、串行通信的数据总线，即工业数据总线。是开放式、数字化、多点通信的底层通信网络。以现场总线为技术核心的工业控制系统，称为现场总线控制系统FCS，它是自20世纪80年代末发展起来的新型网络集成式全分布控制系统。 其中，现场总线系统一般被称为第五代控制系统。第一代控制系统为50年代前的气动信号控制系统PCS，第二代为
4~20mA等电动模拟信号控制系统，第三代为数字计算机集中式控制系统，第四代为70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS。 2 现场总线技术现场总线技术将专用的微处理器置入了传统的测量控制仪表，使其各自都具有了多多少少的数字计算和数字通信能力，成为能独立承担某些控制、通信任务的网络节点。它们通过普通双绞线、光纤、同轴电缆等多种途径进行信息传输，这样就能够形成以多个测量控制仪表、计算机等作为节点连接成的网络系统。该网络系统按照规范和公开的通信协议，在位于生产现场的多个微机化自控设备之间，以及现场仪表与用作管理、监控的远程计算机之间，实现数据传输与信息共享，进一步构成了各种适应实际需要的自动控制系统 3 现场总线的分类 老师重点讲述了现场总线的几种类别，典型的现场总线技术包括了基金会现场总线FF，LonWork现场总线，Profibu 现场总线，CAN现场总线以及HART现场总线。其中FF总线尤为重要，按照基金会总线组织的定义，FF总线是一种全数字、串行、双向传输的通信系统，是一种能连接现场各种现场仪表的信号传输系统，其最根本的特点是专门针对工业过程自动化而开发的，在满足要求苛刻的使用环境、本质安全、总线供电等方面都有完善的措施。为此，有人称FF总线为
CPU组成结构 CPU包括运算逻辑部件、寄存器部件，运算器和控制部件等。 运算逻辑部件 运算逻辑部件，可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。 寄存器部件 寄存器部件，包括通用寄存器、专用寄存器和控制寄存器。 通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，它们用来保存指令中的寄存器操作数和操作结果。 通用寄存器是中央处理器的重要组成部分，大多数指令都要访问到通用寄存器。通用寄存器的宽度决定计算机内部的数据通路宽度，其端口数目往往可影响内部操作的并行性。 专用寄存器是为了执行一些特殊操作所需用的寄存器。 控制寄存器通常用来指示机器执行的状态，或者保持某些指针，有处理状态寄存器、地址转换目录的基地址寄存器、特权状态寄存器、条件码寄存器、处理异常事故寄存器以及检错寄存器等。 有的时候，中央处理器中还有一些缓存，用来暂时存放一些数据指令，缓存越大，说明CPU的运算速度越快，目前市场上的中高端中
央处理器都有2M左右的二级缓存，高端中央处理器有4M左右的二级缓存。 控制部件 控制部件，主要负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。 其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。 微存储中保持微码，每一个微码对应于一个最基本的微操作，又称微指令；各条指令是由不同序列的微码组成，这种微码序列构成微程序。中央处理器在对指令译码以后，即发出一定时序的控制信号，按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作，即可完成某条指令的执行。 简单指令是由（3～5）个微操作组成，复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。
第1章现场总线CAN-bus 1.1 从“罐头”说起 我们知道英文单词“can”有一个意思是罐头，那我们就借题发挥从“罐头”说起吧。 很多人小时候都自制过一种叫传声筒的玩具，就是在两个罐头的底部打孔后，用一根绳子将两个罐头系起来。一旦绳子绷紧后，对这一个罐头喊话，另一罐头就可以传出声音。它的原理很简单，对着喊话的那个罐头把声波产生的振动传导到绷紧的绳子上，绳子再将这种振动传导到另一个罐头上，这个罐头又把这种振动传导给空气形成声波。这样就可以实现一侧说话一侧听了。 图1.1 童年的传声筒 因为声音在传声筒中是以振动波的形式传递的，我们可以设想，如果要一人说话多人听那该怎么办呢？这很容易实现，只要在绳子上系上更多的传声筒，让振动波可以传到更多的罐头里，自然可以就可以实现“多方通话”了。当然，因为声波能量有限，绳子上系的罐头越多，每个罐头分配到的能量就越少，收听到的声音也就越小。 其实本章要介绍的现场总线和传声筒这种原始通信工具的原理是相通的。只不过电电缆取代了绳子，电信号取代了振动波，电路板取代了罐头，喊话的内容则由各种需要传递的数据取代了。典型的现场总线应用如图1.2所示，和上面的传声筒是不是很相似呢？ 图1.2 现代的现场总线 1.2 通信的层次 通信是分层的，这个概念应该贯彻在我们学习任何通信系统的整个过程中。我们仍以上面的传声筒游戏为例，假如小男孩想表达“你好”的意思，那他不会关心声音如何让罐头振动，更不会关心“你好”在绳子上是以横波还是纵波传输的，他关心的是自己表达的意思对方能不能理解。在通信层次划分上来说，两个小朋友就处于“应用层”。很显然，应用层是整个通信系统存在的唯一目的，任何通信系统都是为应用层服务的。 相对于“你好”这个想法，说出“你好”这个词就有很多种表达方法了，可以是中文、英
现场总线控制系统Newly compiled on November 23, 2020
南阳理工学院自动控制仪表课程报告 学院（系）：机械与汽车工程学院 专业：测控技术与仪器（升）学生： *** 指导教师： * * 完成日期2015年 12 月
自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 总计：自动控制仪表课程报告 20 页 插图： 14 幅
自动控制仪表课程报告 现场总线控制系统 Fieldbus control system 学院（系）：机械与汽车工程学院 专业：测控技术与仪器（升） 学生姓名： *** 学号：1%%%%%%% 指导教师（职称）：（高级工程师） 评阅教师： 完成日期： 2015年12月 南阳理工学院 Nan yang Institute of Technology
现场总线控制系统 测控技术与仪器（升） *** [摘要]技术自推广以来，已经在世界范围内应用于工业控制的各个领域。现场总线的技术推广有了三、四年的时间，已经或正在应用于冶金、汽车制造、烟草机械、环境保护、石油化工、电力能源、纺织机械等各个行业。应用的总线协议主要包括、、Foundation、、Interbus_S 等。在汽车行业，现场总线控制技术应用的非常普遍，近两年国内新的和旧的生产线的改造，大部分都采用了现场总线的控制技术。国外设计的现场总线控制系统已应用很广泛，从单机设备到整个生产线的输送系统，全部采用现场总线的控制方法。而国内的应用仍大多集中中生产线的输送系统、随着技术的不断发展和观念的更新必然会逐步扩展其应用领域。 [关键词] 现场总线；工业控制；应用广泛 Fieldbus control system Measurement & Control Technology and Instruments Major（l） *** Abstract：Field bus technology, since the promotion has been all over the world should be used in industrial control fields. Fieldbus technology popularization has three or four years, has been or are being used in metallurgy, automobile manufacturing, tobacco machinery, environmental protection, petrochemical, electric power, textile machinery and other industries. Application of bus protocol mainly includes the PROFIBUS, DeviceNet, Foundation, Fieldbus, Interbus_S, etc. In the automotive industry, the field bus control technology application is very common, in the past two years the domestic new and the old production line of auto production line transformation, mostly using the field bus control technology. Design of field bus control system has been applied abroad is very broad, from the single device to the transmission system of the whole production line, adopts the control method of the field bus. And domestic applications are mostly concentrated in the production line of