现场总线技术期中考试复习总结要点.doc
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现场总线部分一、CAN总线的主要技术特点:①CAN网络上的节点不分主从;②CAN采用非破坏性的总线仲裁技术;③通过报文滤波可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式收发数据,无需专门的“调度”;④CAN网络上的节点具有不同的优先级;⑤CAN节点具有良好的检错功能,出错率低⑥CAN的直接通信距离,最远可达10km(速率5kbps以下),通信速率最高可达1Mbps(此时通信距离最长为40m);⑦CAN总线上的节点数决定于总线驱动电路,一般为可达110个;⑧CAN为短帧结构,传输时间短,受干扰概率低;⑨CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响;⑩CAN的通信介质可为双绞线、同轴电缆或光纤,选择灵活;⑾CAN器件可被置于无任何内部活动的睡眠方式CAN总线的技术规范:CAN2.0A与CAN2.0B是CAN技术规范的两个部分(1)CAN2.0A只有标准帧一种帧格式;(2)CAN2.0B包括标准帧与扩展帧两种。
标准帧具有11位标识符,扩展帧具有29位标识符。
标准帧与扩展帧的区别主要在仲裁场与控制场CAN总线的报文帧类型:4种不同类型的帧:数据帧、远程帧、出错帧、超载帧CAN总线的帧结构:数据帧由7个不同的位场(域)组成:帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结束(7个隐位),数据场长度可为零。
CAN总线的网络控制体系:常见的CAN通信控制器:SJA1000 CAN;Intel 82527 CAN;82C200/150/250;P8XC592;87C196CA/CB;TATV二、CAN的下层网段LIN总线的主要技术特点:..低成本、单总线实现方式;..单主多从的时间触发通信概念;..基于通用UART/SCI硬件接口的芯片;..从节点的自我同步机制,无需晶振;..数据校验机制三、应用于车载网络的主要网络协议1.SAE J1939;2.TT-CAN;3.FTT-CAN;4.TTP/C;5.ByteFlight;6.FlexRay;7.IEEE1394;8. SAE J1850;9.LIN;10.VAN;四、PROFIBUS的通信参考模型:PROFIBUS以OSI开放系统互连模型为参考。
以下是前三章的一些内容,后续内容会陆续发下来。
请同学们全部手写完成,打印复印一律作废!请独立完成!填空题1.现场总线控制系统的英文表达为Fieldbus Control System ,缩写为FCS 。
2.基于现场总线的数据通信系统由数据的发送设备、接收设备、作为传输介质的现场总线、传输报文、通信协议等及部分组成。
3.按通信帧的长短,可以把现场总线的数据传输总线分为传感器总线、设备、现场总线。
比如ASI 总线就属于位级的传感器总线,CAN 总线就属于设备总线,PROFIBUS 总线就属于典型的现场总线。
4.以现场总线为基础的企业网络系统可以分为三个层次:企业资源规划层ERP 、制作执行层MES 、现场控制层FCS 。
5. 总线仲裁是指对总线冲突的处理过程,根据某种裁决规则来确定下一个时刻具有总线占有权的设备。
总线为获得总线占有权而等待仲裁的时间叫做访问等待时间。
设备占有总线的时间叫做总线占有期。
6.数据通信系统可以采用无线传输媒体,比如电磁波、红外线等;也可以采用双绞线、电缆、电力线、等有线媒体。
7.通信设备之间用于控制数据通信与理解通信数据意义的一组规则,称为通信协议,其关键要素是语法、语义、时序。
8.工业数据通信中常用的数据传输速率有9600b/s 、31.25Kb/s 、500kb/s 、1Mb/s 等。
9.衡量数字通信系统可靠性的指标是误码率Pe ,即数字通信中二进制码元出现传输出错的概率。
10.介质带宽不能小于(大于/小于)信号带宽,否则信号会产生失真。
11.信噪比指信号功率S与噪声功率N的比值,单位为分贝。
12.采用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据0、1状态的称为模拟数据编码,比如幅值键控ASK 、频移键控FSK 、相移键控PSK 。
其中频移键控FSK 中,载波信号的频率随着调制信号而变化,而载波信号的幅度、相位不变。
13.用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据0、1状态的称为数字数据编码,比如单极性码。
概念:国际电工委员会:安装在制造或过程区域的现场装置与控制,室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。
(现场总线一般应被看作是一个系统、一个网络或一个网络系统,它应用于现场测量和/或控制目的)现场总线系统的组成:硬件:总线电缆,又称为通信线、通信介质(媒体/媒介/介体)。
连接在通信线上的设备称为总线设备,亦称为总线装置、节点(主节点、从节点)、站点(主站、从站)软件包括:系统平台软件,系统应用软件,组态工具软件,组态通信软件,监控组态软件,设备编程软件总线设备主要分为6类:变送器/传感器;执行器;控制器,监控/监视计算机;网桥/网关/中继器/集线器/交换机/路由器;其他现场总线设备现场总线有以下特点:现场通信网络,数字通信网络,开放互连网络,现场设备互连网络,结构与功能高度分散的系统,现场设备的互操作性与互换性国际标准化组织ISO,国际电工委员会IEC,国际电信联盟ITU IEC61158:工业控制系统用现场总线Fieldbus,IEC62026 :低压开关设备和控制设备,ISO11898(1993)- 高速CAN,ISO11519 (1994-1995)- 低速CAN和V AN 现场总线可广泛应用于过程工业/工厂自动化、电力系统自动化、交通、家庭自动化等各领域广义:总线就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在一起称为“总线段”。
可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”又称命令者。
总线从设备(基本设备):不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询。
不能同时既是主设备又是从设备。
管理主、从设备使用总线的一套规则称为“总线协议”(事先规定的、必须共同遵守的规约。
)总线操作的基本内容1)总线上命令者与响应者之间的连结→数据传送→脱开这一操作序列称为一次总线“交易”、总线操作。
2)总线传送3)请求通信(要求后者给予注意并进行某种服务。
第一章1、现场总线定义:原本是指现场设备之间的公用信号传输线;后来被定义为应用在生产现场,在测量设备之间实现双向串行多节点数字通信技术。
是指将现场设备(如数字传感器、变送器、仪表与执行机构等)与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络,具有全数字化、分散、双向传输和多分支的特点,是工业控制网络向现场级发展的产物。
2、工业控制系统的发展经历了以下5个阶段:A、气动信号控制系统20世纪50年代以前B、电动信号模拟控制系统20世纪50年代C、集中式数字控制系统20世纪60年代D、DCS集散控制系统/分散控制系统/分布式控制系统0世纪70年代中期E、FCS现场总线控制系统20世纪80年代中后期3、FCS与传统控制系统比较传统控制系统采用的是各种独立的、分离的技术;FCS不再有系统的接口问题,统一在一个自动化环境中。
4、FCS与INTERNET区别A、FCS数据传输的及时性和系统响应的实时性更强B、通讯方式:FCS采用广播和多组方式;IT网络实现一对一方式C、FCS更能适应恶劣环境D、FCS需要面向连接服务和无连接的服务E、FCS应用进程可以根据客户/服务器或发布者/接受者方式相互作用F、FCS解决多家公司产品的兼容性G、通信量:FCS针对物流、能流、动作流程,技术成熟、先进、实用;IT网络信息量大5、现场总线结构模型信息层(可连接的设备包括控制器、PC、操作员站、高速I/O、其它局域网设备,通过网关设备可以连接入因特网)控制层(连接不同的可编程设备、控制器、人机终端等,通过网关设备与信息层相连,很多应用实时性要求较高,包括I/O的实时刷新、互锁信息和控制器等之间报文的报文传递等)设备层(面向大量的现场设备,通过扫描器或网关设备将数据传送到控制层)A、总线拓扑结构B、线状结构C、星型结构D、环状结构E、分支结构6、现场总线组成A、现场总线控制系统B、现场总线的测量系统C、设备管理系统D、总线系统计算机服务模式E、数据库F、网络系统的硬件与软件硬件:(1)、总线电缆;(2)、连接在通信线上的设备称为总线设备,总线主设备和总线从设备软件:(1)、系统平台软件;(2)系统应用软件7、与DCS等传统的系统相比,现场总线(系统)有以下特点:A、现场通信网络B、数字通信网络C、开放互连网络D、现场设备互连网络E、结构与功能高度分散F、现场设备的互操作性与互换性8、FCS的核心----总线协议(解决双向数字通信的基本依据和标准)9、现场总线访问方式A、主控方式:一个高级别的节点控制所有的信号传输,顺序和时间。
现场总线技术复习题
1. 现场总线技术的定义是什么?
2. 现场总线技术的主要特点有哪些?
3. 请列举至少三种常见的现场总线技术。
4. 简述现场总线技术在工业自动化中的应用。
5. 现场总线技术与传统的模拟信号传输相比有哪些优势?
6. 描述现场总线系统的组成结构。
7. 现场总线技术中,主站和从站的功能是什么?
8. 请解释现场总线技术中的“实时性”概念。
9. 现场总线技术中的“冗余”设计有什么作用?
10. 列举现场总线技术中的几种常见的通信协议。
11. 现场总线技术在安全性方面有哪些考虑?
12. 简述现场总线技术在远程监控中的应用。
13. 描述现场总线技术在数据采集和处理中的作用。
14. 现场总线技术在设备诊断和维护中的优势是什么?
15. 请举例说明现场总线技术在智能建筑中的应用。
16. 现场总线技术在节能减排方面的贡献有哪些?
17. 简述现场总线技术在提高生产效率方面的作用。
18. 现场总线技术在系统集成中的重要性是什么?
19. 现场总线技术在现代制造业中的地位如何?
20. 现场总线技术的未来发展趋势是什么?。
现场总线复习题1.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2.网络互联:是将分布在不同地理位置的网络、网络设备连接起来,构成更大阿规模的网络系统,以实现网络的数据资源共享。
3.基带传输:是指在基本不改变数据信号频率的情况下,在数字通信中直接传送数据的基带信号,即按数据波的原样进行传输,不采用调制措施。
它是目前广泛应用的最基本得数据传输方式4.信道容量:是指在某种传输介质中单位时间内可能传输的最大比特数,即该传输介质容许的最大数据传输速率5.奇偶校验:按数据位加上校验位共有偶数个0的规则填写校验位的方式称为偶校验;而按数据位加上校验位共有奇数个0的规则填写校验位的方式称为奇校验6. 现场总线的从设备:不能在总线上主动发起通信,只能挂接在总线上,对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备7. FF现场总线的通信栈:在相应的软硬件开发过程中,往往又要把除去最下端的物理层和最上端的用户层之后的中间部分作为一个整体,统称为通信栈8.相频特性:相移角度随频率变化的特性叫相频特性9.通信效率:被定义为数据帧的传输时间同用于发送报文的所有时间之比10. 工业以太网:是指在技术上与商业以太网兼容,但在产品设计,材料选用,产品强度,适用性以及实时性,可直接操作性,可靠性,抗干扰性和本质安全方面满足工业现场需要的一种以太网。
11. 本质安全技术1. IEEE802.3是令牌总线的标准。
(是通常所说的以太网)2. 半双工通信是只允许向某一个方向传输的方式。
(是有多个驱动器和接收器共享一条信号通道)3. 中继器是一种存储转发设备,用来连接同一类型的局域网。
(没有存储功能)4. 异步传输是将若干个字符组合起来一起进行传输,这些组合起来的字符被称为数据帧。
(异步传输将比特分成小组进行传送,小组可以是8位的1个字符或更长)5. ProfiNet是一种现场总线。
1、工业企业的类型是如何划分的?按照加工处理模式,一般把工业划分为流程工业、制造业和混合型三种。
2、DCS`PLC`IPC`FCS等控制系统的特点是什么?DCS特点:集中管理分散控制系统、冗余系统很好、控制系统功能强精度高。
PLC:高可靠性、低价位、控制系统功能强、可靠性高,主要用于控制环境恶劣而且以开关量为主的场合,以模拟量为主,规模不大要求有较强的数据处理能力。
IPC:以模拟量为主,规模不大,要求有较强的数据处理能力。
FCS:采用总线通信的拓扑结构,整个系统处于全开放、全数字全分散的机制平台上,信息技术全面应用于整个系统的现场设备,具备了通信控制诊断和管理能力。
3、什么是工业网路?工业网络是由哪些主要部分组成的?工业网络是在一个企业范围内将信号检测数据传输、处理存储、计算、控制等设备或系统连接在一起,以实现企业内部资源共享,信息管理、过程控制、经营决策并能够访问企业外部资源和提供限制性外部访问,是的企业的生产管理和经营能够高效率的协调运作,从而实现企业集成管理和控制的一种网络环境。
按网络连接结构,将企业的网络系统划分为三层:底层、控制层、企业的内部网络外部的互联网;按网络的功能结构,将工业网络划分为3层:企业资源计划层、制造执行系统层、现场总线控制系统层。
4、现场总线在工业网络中处于什么位置?他的主要作用是什么?现场总线属于工业网络中控制网络的范畴,在工业网络的功能层次结构中处于底层的位置,所以它是构成整个工业网络的基础。
主要作用:进行过程数据采集,进行直接的数据控制,进行设备和系统的监测和诊断,实施安全性和冗余方面的措施。
5、什么是NRZ 编码和曼彻斯特编码?它们各有什么特点?非归零码是相对于归零码来说的,如果逻辑1表示高电平,逻辑0表示低电平,则在整个码元时间内都维持有效电平的编码就是NRZ。
曼彻斯特编码是工业中数据通信中最常用的一种基带信号编码,也叫相位编码。
具有内在的时钟信号,它的特点是在每一个码元中间都产生一个跳变,这个跳变沿既可以作为时钟也可以代表数字信号的取值。
总线基本概念部分1.现场总线的概念:应用于现场仪表与控制系统和控制室自动化系统之间的一种全分散、全数字化、双向、互联、多站的信息通信链路,实现相互操作以及数据共享。
现场总线的主要目的是用于控制、报警和事件报告等工作2.5个发展阶段:a..从20世纪50年代至今一直使用着4~20mA的模拟信号标准b.20世纪70年代,数字式计算机引入到测控系统中,此时提供的是集中式控制处理c.1984年美国Inter公司提出分布式控制系统——位总线(BITBUS),将低速的面向过程的输入输出通道与高速的计算机总线(MULTIBUS)分离,形成了现场总线e.80年代形成可寻址远程传感器通信协议,HART协议是现场总线的雏形。
f.20世纪80年代,微处理器在控制领域中得到应用,微处理器嵌入到各种仪器设备中,形成了分布式控制系统(Distributed Control System, DCS)。
g.20世纪80-90年代,通信技术的发展,促使传送数字化信息的网络技术开始得到了广泛的应用。
现场总线的分类目前现场总线产品主要是低速总线产品,应用于运行速率较低的领域,对网络的性能要求不是很高。
从应用状况看,FF和Profibus等其他现场总线,都能较好地实现速率要求较慢的过程控制高速现场总线主要应用于控制网内的互连,连接控制计算机、PLC等智能程度较高、处理速度快的设备,以及实现低速现场总线网桥间的连接,它是充分实现系统的全分散控制结构所必须的。
3.现场总线的技术特点:•系统的开放性•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4.现场总线的优势和劣势:优势:•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劣势:网络通信中数据包的传输延迟,通信系统的瞬时错误和数据包丢失发送与到达次序不一致。
5.总线操作和总线仲裁的概念:总线操作:总线数据发送者和接收者之间的连接----数据传送---脱开,这一操作序列为总线操作。
现场总线复习资料1.过程控制系统的发展经历了那几代控制系统?答:共5代。
1.基地式仪表控制系统2.模拟式仪表控制系统3.直接式数字控制系统(DDC)8.生产过程包括哪些装置?答:PLC、智能调节器、现场控制站和其他测控装置。
9.什么是现场总线?现场总线有哪些特点?答: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现双向、串行、多节点数字通信的技术。
特点:开放性、互操作性和互用性、现场设备的智能化和功能自治性、系统结构的高度分散性、对现场环境的适应性。
10.现场总线的本质含义表现在哪些方面?答:现场设备的互连、现场通信网络、互操作性、分散功能块、总线供电、开放式互联网络12.常用现场总线有哪些?它们各有什么特点?答:FF Profibus LonWorks CC-Link Modbus特点:FF:采用ISO/OSI参考模型的简化模型。
只具备其中的3层,即物理层、数据链路层和应用层,另外增设了用户层。
FF分低速H1和高速H2两种通信速率。
Profibus:采用了ISO/OSI模型中的3层,,即物理层、数据链路层和应用层,另外增设了用户层,由.Profibus-DP/Profibus-PA/Profibus-FMS 这3各版本组成。
Profibus采取主站之间令牌传递方式和主、从站之间的主-从通信方式。
LonWorks:采用ISO/OSI模型的全部7层通信协议,并采用面向对象的设计方法,通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。
3.总线的寻址方式有哪些?各有什么特点?答:3种。
1物理寻址、2逻辑寻址、3广播寻址。
特点:1.用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备做为响应者。
6.什么是数据传输率?它的单位是什么?答:单位时间内传送的数据量。
单位有比特率S和波特率B7.试比较串行通信和并行通信的优缺点?答:串行通信缺点:传输速度较慢优点:传输线少、连线简单,特别适合多位数据的长距离通信;并行通信缺点:若数据位数较多、传送距离较远时,则线路复杂,成本较高且干扰大,不适合远距离传送。
1.集散控制系统是以微型计算机为基础的分散性综合控制系统。
集散控制系统的实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种新型控制技术。
它是计算机技术、通信技术、控制技术和CRT显示技术(简称4c技术)相互渗透发展的产物。
采用危险分散、控制分散,而操作和管理集中的基本设计思想,以分层、分级和合作自治的结构形式,适应现代工业的生产和管理要求。
2.集散控制系统由集中管理部分、分散啊控制检测部分和通信部分组成。
集中管理部分可分为运行员操作站、工程师工作站和管理计算机;分散控制监测部分按功能可分为控制站、监测站;通信部分用于完成控制指令及各种信息的传递和数据资源的共享。
集散控制系统按照自下而上的功能可分为四层:现场控制级、过程装置控制级、车间操作管理级和调度管理级。
3.集散控制系统组态功能包括硬件组态和软件组态。
4.CRT操作方式的特点:信息量大、显示方式多样化、操作方便容易、透明度提高。
5.组态操作包括系统组态、控制组态、画面组态和操作组态。
6.过程画面组态主要由静态画面、动态画面及画面合成等内容组成。
7.集散控制系统的显示画面可分为四层:区域显示、单元显示、组显示、细目显示。
8.集散控制系统的显示画面分为:概貌显示画面、过程显示画面、仪表面板显示画面、趋势显示画面、报警显示画面、系统显示画面。
9.数据信息:具有一定编码、格式和字长的数字信息。
10.传输速率:指信道在单位时间内传输的信息量。
11.传输方式:①单工方式:信息只能沿单方向传输的通信方式②半双工方式:信息可沿着两个方向上传输,但在某一时刻只能沿一个方向传输的通信方式③全双工方式:信息可以同时沿着两个方向传输的通信方式。
有基带传输、载带传输和宽带传输。
12.异步传输:信息以字符为单位进行传输,每个信息字符都具有自己的起始位和停止位,一个字符中的各个位是同步的,但字符与字符之间的时间间隔是不确定的;同步传输:信息不是以字符而是以数据块为单位进行传输的。
现场总线技术期中考试复习要点一、现场总线技术基本概念部分什么是现场总线、常用现场总线的名称、工业控制系统发展过程中典型的控制系统及结 构特点、现场总线的技术特点与结构特点、企业管理层与现场总线控制系统的关系与网络体系结构。
1. 相关作业的内容。
什么是现场总线:现场总线是应用在纶产现场、在微机化测量控制设备之间实现双 向串行多节点数宁通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网2. 3.常用现场总线的名称:基金会现场总线(FF ), Lonworks, profibus, can, harto 工业控制系统发展过程中典型的控制系统及结构特点:• 基地式气动仪表控制系统:各测控点形成自封闭状态,无法与外界沟通信息, 操作人员只能通过生产现场的巡视,了解生产的过程。
• 集中式数字控制系统:用一台计算机取代控制室的几乎所有的仪表盘,可靠性 还较差,一旦计算机出现某种故障,就会造成所有控制回路瘫痪、生产停产的 严重局面。
• DCS 分布式控制系统:集中与分散相结合,不同厂家的设备不能互连在一起, 难以实现互换与互操作,组成更大范围信息共享的网络系统存在很多休1难。
• 新型现场总线控制系统:遵守同一协议规范,新型全分布式结构,把控制功能 彻底下放到现场,依靠现场智能设备本身便可实现基本控制功能。
4. ■■ 现场总线的技术特点与结构特点:• 结构特点:1. 分散控制,全分布。
2.相互数字通信• 技术特点:1. 系统的开放性(统一协议)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企业管理层与现场总线控制系统的关系:以现场总线为基础的企业信息系统,企业 网络屮的信息是多层次的,要把多层次的信息互联成网络,实现信息的沟通汇集与 数据分享,则需要结合现场总线控制系统。
企业管理层与现场总线控制系统的网络体系结构:< 血M 络) Ell II 一*一 J mcrnc,[矗陌 其他工作屹二、MODBUS 协议与应用部分功能码1〜6的定义、根据产品说明书写th MODBUS报文、对给出的主站或从站报文分析其中的意义。
相关作业的内容。
三、CAN总线概念部分CAN总线的应用领域、RS232、RS485与CAN总线的区别、CAN总线有哪些帧、数据帧与远程帧的组成与区别。
CAN总线仲裁的特点、数据帧中各场的作用、位填充与作用、CAN 标准报文的构成及各部分的作用。
相关作业内容。
1. 其应用范围目前己不再局限于汽车行业,而向过程工业、机械工业、纺织机械、农用机械、机器人、数控机床、医疗器械及传感器等领域发展。
2. CAN总线的帧:数据帧,请求帧,出错帧,超载帧。
数据帧由7个不同的位场组成,即帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束。
数据场长度可为0。
远程帧则包括帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场和帧结束。
•帧起始由一个显位构成•仲裁场由标识符和远程发送请求位(RTR)组成。
•控制场包括数据长度码和两个保留位,这两个保留位必须发送显性位,但接收器认可显位与隐位的全部组合。
数据长度码DLC指出数据场的字节数目。
数据长度码为4位,在控制场中被发送。
•数据场由数据帧小被发送的数据组成,它可包括0〜8个字节,每个字节8位。
首先发送的是最高有效位。
•CRC场包括CRC序列,后随CRC界定符。
CRC界定符,它只包括一个隐位。
•应答场(ACK)为两位,包括应答间隙和应答界定符。
在应答场中,发送器送出两个隐位。
一个正确地接收到有效报文的接收器,在应答间隙,将此信息通过发送一个显位报告给发送器。
所有接收到匹配CRC序列的站,通过在应答间隙内把显位写入发送器的隐位来报告,应答界定符是应答场的第二位,并且必须是隐位•帧结朿:每个数据帧和远程帧均由7个隐位组成的标志序列界定。
数据帧与远程帧的区别:远程帧比数据帧少一个数据场,远程帧的RTR为1即隐位。
远程帧的DLC是独立的,对应于数据帧的DLC3. 仲裁场的特点:当总线开放时,任何单元均可开始发送报文,若同时有两个或更多的单元开始发送,总线访问冲突运用逐位仲裁规则,借助标识符ID解决。
这种仲裁规则可以使信息和时间均无损失。
若具有相同标识符的一个数据帧和一个远程帧同时发送,数据帧优先于远程帧。
仲裁期间,每一个发送器都对发送位电平与总线上检测到的电平进行比较,若相同则该单元可继续发送。
当发送一个“隐性”电平(recessive level ),而在总线上检测为“显性”电平(dominant level)时,该单元退出仲裁,并不再传送后续位。
4. 位填充的作用:当发送器在发送的位流中检测到5位连续的相同数值时,将自动地在实际发送的位流中插入一个补码位。
(连续六个相同的表示出错)。
CAN协议的位填充机制除实现仲裁场、控制场、数据场和C RC序列的数据的透明性夕卜,还增加了从“隐性位”到“显性位”跳变的机会,也就是增多重同步的数量,提高同步质量。
5. 标准报文构成及作用:头两个字节为信息部分,其前十一位为标识符,标识符中的前八位用作接收判断,接收节点可依此判断是否接收这个报文。
然后是一位RTR位(为0 吋表示为数据帧,为1时表示为请求帧),最后是四位的DLC (数据长度位,即所发数据的实际长度,单位:字节),其余八个字节是数据部分,存有实际要发的数据。
6. 应答场的作用:应答场(ACK)为两位,包括应答间隙和应答界定符,在应答场中,发送器送出两个隐位。
一个正确地接收到有效报文的接收器,在应答间隙,将此信息通过发送一个显位报告给发送器。
所有接收到匹配CRC序列的站,通过在应答间隙内把显位写入发送器的隐位来报告。
即判断接收器是否成功接受到一个正确报文。
7. 硬同步,重同步,重同步跳转宽度:硬同步只在总线空闲时通过一个下降沿(帧起始)來完成,此时不管有没有相位误差,所有节点的位时间重新开始。
强迫引起硬同步的跳变沿位于重新开始的位时间的同步段之内。
重同步:在消息帧的随后位屮,每当有从“隐性位”到“显性位”的跳变,并且该跳变落在了同步段之外,就会引起一次重同步。
重同步机制可以根据跳变沿增长或者缩短位时I'可以调整采样点的位置,保证正确采样重同步跳转宽度:它定义了重同步时为偿相位误差位时间中相位缓冲段1或者相位缓冲段2被增长或缩短的最大基本时间单元数(时间份额)。
8. 一个时间份额被划分为哪儿个部分:同步段,传播段,相位缓冲段1,相位缓冲段2。
9. 终端负载电阻的作用:终端电阻的作用是使阻抗连续,消除反射,提高数据通信的抗干扰性及可靠性10. RS232, RS485 与CAN 的区别:CAN总线特点:1、国际标准的工业级现场总线,传输可靠,实时性高;2、传输距离远(最远10Km ),传输速率快(最高1MHz bps );3、单条总线最多可接110个节点”并可方便的扩充节点数;4、多主结构,各节点的地位平等,方便区域组网,总线利用率高;5、实时性高,非破坏总线仲裁技术”优先级高的节点无延时;6、出错的CAN节点会自动关闭并切断和总线的联系,不影响总线的通讯;7、报文为短帧结构并有硬件CRC校验,受干扰概率小,数据出错率极低;8、自动检测报文发送成功与否,可硬件自动重发,传输可靠性很高;9、硬件报文滤波功能”只接收必要信息Q咸轻cpu负担”简化软件编制;10、通讯介质可用昔通的双绞线,同轴电缆或光纤等;11、CAN总线系统结构简单z有极高的性价比。
« 9-2 RS-422A/RS-485 的比较RS485接口标准特点:(1 ) RS-485的电气特性:逻辑T以两线间的电压差为+ ( 2-6 ) V表示;逻辑"0"以两线间的电压差为-(2-6 ) V表示。
接口信号电平比RS-232-C降低了,就不易损坏接口电路的芯片,且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL电路连接。
(2 ) RS-485的数据最高传输速率为10Mbps(3 ) RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干能力增强.即坑噪声干扰性好。
CAN总线与RS485的比较:1 ,速度与距离:CAN与RS485以IMbit/S的高速率传输的距离都不超过100M ,可谓高速上的距离差不多。
但是在低速时CAN以5Kbit/S时,距离可达10KM ,而485再低的速率也只能到1219米左右(都无中继)。
可见CAN在长距离的传输上拥有绝对的优势。
2,总线利用率:RS485是单主从结构,就是一个总线上只能有一台主机,通讯都由它发起的,它没有下命令,下面的节点不能发送,而且要发完即答,受到答复后,主机才向下Y节点询问,这样是为了防止多个节点向总线发送数据,而造成数据错乱。
而CAN - bus是多主从结构,每个节点都有CAN控制器,多个节点发送时,以发送的ID号自动进行仲裁,这样就可以实现总线数据不错乱,而且一个节点发完,另一个节点可以探测到总线空闲,而马上发送,这样省去了主机的询问,提高了总线利用率,增强了快速性。
所以在j气车等实性要求高的系统,者8是用CAN总线,或者其他类似的总线。
3 ,错误检测机制,RS485只规定了物理层,而没有数据链路层,所以它对错误是无法识别的,除非一些短路等物理错误。
这样容易造成一个节点破坏了,拼命向总线发数据(一直发1 ),这样造成整个总线瘫痪。
所以RS485—旦坏一个节点,这个总线网络都挂。
而CAN总线有CAN控制器,可以对总线任何错误进行检测,如果自身错误超过128个,就自动闭锁。
保护总线。
如果检测到其他节点错误或者自身错误,都会向总线发送错误帧,来提示其他节点,这个数据是错误的。
大家小心。
这样CAN总线一旦有一个节点CPU程序跑飞了,它的控制器自动闭锁。
保护总线。
所以在安全性要求高的网路,CAN是很强的。
4,价格与培训成本:CAN器件的价格大约是485的2倍这样,485的通讯从软件上是很方便的,只要谨串行通讯,就可以编程,而CAN需要底层工程师了解CAN复杂的层,编写上位臧件也要了解CAN的协议。
可谓培训成本较高。
5 , CAN总线通过CAN控制器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连,而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态,CANL端只能是低电平或悬浮状态。
这就保证不会出现象在RS-485网络中,当系统有错误,出现多节点同时向总线发送数据时,导致总线呈现短路,从而损坏某些节点的现象。
而且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响,从而保证不会出现象在网络中,因个别节点出现问题,使得总线处于" 死锁"状态。
6 , CAN具有完善的通信协议,可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现,从而大大降低了系统的开发难度,缩短了开发周期,这些是只仅仅有电气协议的RS-485所无法比拟的。