1、會計學(xué)1通信技術(shù)通信技術(shù)(jsh) 并行通信技術(shù)并行通信技術(shù)(jsh)串行串行通信技術(shù)通信技術(shù)(jsh)現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)(jsh)無線無線通信技術(shù)通信技術(shù)(jsh)第一頁，共57頁。力差傳輸(chun sh)距離短第1頁/共56頁第二頁，共57頁。o用并行接口芯片8255實現(xiàn)并行通信(tng xn)o用C口進(jìn)行通信(tng xn)聯(lián)絡(luò)o若C口的值變化（如：加1），則有新數(shù)據(jù)到來。第2頁/共56頁第三頁，共57頁。o用并行(bngxng)接口芯片8255實現(xiàn)并行(bngxng)通信o利用CPU的EXINT口來中斷聯(lián)絡(luò)第3頁/共56頁第四頁，共57頁。o 利用雙口RAM實現(xiàn)并行通信(tng

2、 xn)o 雙口RAM是具有兩組獨(dú)立的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的雙端口RAMo 雙口RAM可以簡單可靠地實現(xiàn)主從機(jī)之間的數(shù)據(jù)共享o 如：IDT7132/134o DS1609第4頁/共56頁第五頁，共57頁。地址(dzh)線L地址(dzh)線R數(shù)據(jù)線L數(shù)據(jù)線R硬件沖突時，后操作一端有效；或使用軟件協(xié)議避免硬件沖突和操作速度不同帶來的錯誤。第5頁/共56頁第六頁，共57頁。oDS1609為256字節(jié)(z ji)的雙口RAM，數(shù)據(jù)線和地址線公用，結(jié)構(gòu)緊湊第6頁/共56頁第七頁，共57頁。第7頁/共56頁第八頁，共57頁。oAD07與一雙(y shun)向I/O口相連，如：8255的PA口（應(yīng)設(shè)為輸入

3、和輸出雙向口），PB口為控制線（輸出）。第8頁/共56頁第九頁，共57頁。o由于DS1609沒有(mi yu)ALE地址鎖存引腳，所以在片外需將地址譯碼的片選線先與ALE相或。第9頁/共56頁第十頁，共57頁。傳輸效率低實時性較差第10頁/共56頁第十一頁，共57頁。第11頁/共56頁第十二頁，共57頁。第12頁/共56頁第十三頁，共57頁。n利用VB的MSCOMM控件實現(xiàn)第13頁/共56頁第十四頁，共57頁。第14頁/共56頁第十五頁，共57頁。第15頁/共56頁第十六頁，共57頁。第16頁/共56頁第十七頁，共57頁。第17頁/共56頁第十八頁，共57頁。o 毫米級：芯片內(nèi)總線(zn xi

4、n)；o 厘米級：芯片間總線(zn xin)；o 分米級：機(jī)箱內(nèi)總線(zn xin)，如STD,ISA,PCI等；o 十米級：機(jī)柜間總線(zn xin)，如RS232，GPIB，VME和VXI等；o 千米級：現(xiàn)場總線(zn xin)，如FF，Profibus，WorldFIP等；第18頁/共56頁第十九頁，共57頁。o 國際電工委員會IEC61158標(biāo)準(zhǔn)定義：現(xiàn)場總線是“安裝(nzhung)在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備、儀表與控制室的自動控制裝置、系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點通信的數(shù)據(jù)總線”。o 現(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用總線相連接，實現(xiàn)相互交換信息

5、，共同完成自控任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)，也稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System）。第19頁/共56頁第二十頁，共57頁。o為實現(xiàn)整個企業(yè)的信息集成，需要一種能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境運(yùn)行的、性能可靠、造價低廉的通信系統(tǒng)，形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)(wnglu)，完成現(xiàn)場自動化設(shè)備之間的多點數(shù)字通信，實現(xiàn)底層現(xiàn)場設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場與外界的信息交換。o在這種實際需求的驅(qū)動下, 20世紀(jì)80年代中期現(xiàn)場總線在國際上發(fā)展起來了。o技術(shù)基礎(chǔ)：計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)第20頁/共56頁第二十一頁，共57頁。o以微處理器芯片為基礎(chǔ)的各種智能儀表，為現(xiàn)場信號的數(shù)字化以及實現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用功能提供了條

6、件。但不同廠商所提供的設(shè)備之間的通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，嚴(yán)重束縛了工廠底層網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。o從用戶到設(shè)備制造商都強(qiáng)烈要求形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，組成開放互連網(wǎng)絡(luò)。把不同廠商提供的自動化設(shè)備互連為系統(tǒng)。這里的開放意味著對同一標(biāo)準(zhǔn)的共同遵從(zncng)，意味著這些來自不同廠商而遵從(zncng)相同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可互連為一致通信系統(tǒng)。o從這個意義上說，現(xiàn)場總線就是工廠自動化領(lǐng)域的開放互連系統(tǒng)。開發(fā)這項技術(shù)首先必須制定相應(yīng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。真正形成開放互連系統(tǒng)，是大勢所趨。第21頁/共56頁第二十二頁，共57頁。第22頁/共56頁第二十三頁，共57頁。o開放性：現(xiàn)場總線的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)是公開的，而DCS制造廠商的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)是各有各

7、的專利，彼此是封閉的。o互操作性：不同廠商的主機(jī)或現(xiàn)場儀表可以相互通信或操作，而DCS中則往往需要接口核驅(qū)動軟件來實現(xiàn)。o智能化與自治(zzh)性：現(xiàn)場總線設(shè)備具有較高的智能，能處理各種參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)信息及故障信息，可以自診斷，甚至能在部件、網(wǎng)絡(luò)故障的情況下獨(dú)立工作。第23頁/共56頁第二十四頁，共57頁。o高度分散：各現(xiàn)場設(shè)備有足夠的主動性，它們可以相互通信，完全可以把各種控制功能分散到各種設(shè)備中。o對現(xiàn)場環(huán)境適應(yīng)性：工作在生產(chǎn)現(xiàn)場前端，作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場總線，是專為現(xiàn)場環(huán)境而設(shè)計的，可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等，具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能采用兩線制實現(xiàn)供電與通信，

8、并可滿足本質(zhì)安全防爆(fn bo)要求等。第24頁/共56頁第二十五頁，共57頁。o節(jié)省硬件數(shù)量與投資(tu z)o節(jié)省安裝費(fèi)用o節(jié)省維護(hù)開銷o用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權(quán)o提高了系統(tǒng)的準(zhǔn)確性與可靠性第25頁/共56頁第二十六頁，共57頁。o 基金會現(xiàn)場(xinchng)總線（FF，F(xiàn)oundation Fieldbus）o LonWorks現(xiàn)場(xinchng)總線o 過程現(xiàn)場(xinchng)總線PROFIBUS（PROcess Field BUS）o CAN(Control Area Network)總線o HART(Highway Addressable Remote Transduc

9、er)總線第26頁/共56頁第二十七頁，共57頁。第27頁/共56頁第二十八頁，共57頁。oCAN是控制局域網(wǎng)絡(luò)（Control Area Network）的簡稱，最早由德國BOSCH公司推出，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行部件之間的數(shù)據(jù)通信。其總線規(guī)范現(xiàn)已被150國際標(biāo)準(zhǔn)組織制訂(zhdng)為國際標(biāo)準(zhǔn)。由于得到了Motorola，Intel，Philip，Siemens，NEC等公司的支持，它廣泛應(yīng)用在離散控制領(lǐng)域。oCAN協(xié)議也是建立在國際標(biāo)準(zhǔn)組織的開放系統(tǒng)互連模型基礎(chǔ)上的。其模型結(jié)構(gòu)為三層，即只取OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。其信號傳輸介質(zhì)為雙絞線。通信速率最高可達(dá)1Mbps/40m

10、，直接傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km/5kbps。可掛接設(shè)備數(shù)最多可達(dá)110個。第28頁/共56頁第二十九頁，共57頁。o 采用多主方式工作o 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信息有多個(du )優(yōu)先級o 采用非破壞性總線仲裁技術(shù)o 通過報文濾波實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等方式收發(fā)數(shù)據(jù)o 報文標(biāo)識符可達(dá)2032種(CAN2.0A)，擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)(CAN2.0B)則幾乎不受限制o 采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短o 具有較強(qiáng)抗干擾能力第29頁/共56頁第三十頁，共57頁。o“顯性”（Dominant）數(shù)值(shz)表示邏輯“0”o“隱性”（Recessive）數(shù)值(shz)表示邏輯“1”第30頁/共56頁第三十一頁，共57頁。第3

11、1頁/共56頁第三十二頁，共57頁。o數(shù)據(jù)幀：攜帶數(shù)據(jù)由發(fā)送器至接收器o遠(yuǎn)程幀：請求發(fā)送具有相同標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀o出錯幀：由檢測出總線錯誤的任何單元發(fā)送o超載幀：提供當(dāng)前和后續(xù)(hux)數(shù)據(jù)幀的附加延遲第32頁/共56頁第三十三頁，共57頁。o帶有優(yōu)先級的多主競爭方式o網(wǎng)絡(luò)上任意(rny)節(jié)點均可以在發(fā)現(xiàn)總線空閑時主動地往其它節(jié)點發(fā)送信息o非破壞性總線優(yōu)先仲裁技術(shù)o當(dāng)幾個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息時，根據(jù)幀中開始部分的標(biāo)識符，逐位仲裁，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止發(fā)送數(shù)據(jù)，優(yōu)先級高的節(jié)點繼續(xù)發(fā)送信息第33頁/共56頁第三十四頁，共57頁。o由單片機(jī)、SJA1000、82C250可以構(gòu)成一個最小的CAN總線

12、智能節(jié)點oSJA1000是一種獨(dú)立CAN通信控制器oSJA1000主要功能o標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和擴(kuò)展(kuzhn)結(jié)構(gòu)報文的接收和發(fā)送oBasic CAN和PeliCAN兩種工作方式o標(biāo)準(zhǔn)和擴(kuò)展(kuzhn)幀格式都具有單/雙接收濾波器o第34頁/共56頁第三十五頁，共57頁。與SJA1000的TX0和RX0通過(tnggu)光耦相連，實現(xiàn)節(jié)點間電氣隔離與地之間并聯(lián)2個30pF的小電容，可以濾除總線上的高頻(o pn)干擾第35頁/共56頁第三十六頁，共57頁。oLonWorks是由美國Echelon公司推出并由它與摩托羅拉、東芝公司共同倡導(dǎo)，于1990年正式公布而形成的。oLonWorks使用開放式通

13、信協(xié)議LonTalk。 LonTalk采用了ISO/OSI模型的全部七層通訊協(xié)議，采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法(fngf)，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)置。o其通信速率從300bps至1.5Mbps不等，直接通信距離可達(dá)2700m（78kbps，雙絞線）。o支持雙絞線、同軸電纜、光纖、電力線、紅外線、射頻等多種通信介質(zhì)，并開發(fā)了相應(yīng)的本質(zhì)安全防爆產(chǎn)品。o被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。第36頁/共56頁第三十七頁，共57頁。oLonWorks技術(shù)所采用(ciyng)的LonTalk協(xié)議被封裝在稱之為Neuron的神經(jīng)元芯片中而得以實現(xiàn)。第37頁/共56頁第三十八頁，共57頁。通信協(xié)議則是WLAN（I

14、EEE802.11系列）。第38頁/共56頁第三十九頁，共57頁。Market NameStandardGPRS/GSM1RTT/CDMAWi-Fi802.11bBluetooth802.15.1ZigBee802.15.4Application FocusWide AreaVoice & DataWeb，E-mail，VideoCableRePlacementMonitoring & ControlSystem Resources16MB+1MB+250KB+4KB32KBBattery Life (day)170.55171001000+Network Size132725

15、5/65000Bandwidth (Kbps)64128+11000+72020250Transmission Range (meter)1000+1100110+1100Success MetricsReach，QualitySpeed FlexibilityCost，ConvenienceReliability，Power，Cost第39頁/共56頁第四十頁，共57頁。第40頁/共56頁第四十一頁，共57頁。擴(kuò)展服務(wù)(fw)集ESS示意圖，包括了無線站點、無線接入點、基本服務(wù)(fw)集等。第41頁/共56頁第四十二頁，共57頁。第42頁/共56頁第四十三頁，共57頁。第43頁/共56頁第四

16、十四頁，共57頁。、WAE。第44頁/共56頁第四十五頁，共57頁。第45頁/共56頁第四十六頁，共57頁。o自組織網(wǎng)絡(luò)：分為(fn wi)微微網(wǎng)和散射網(wǎng)。o微微網(wǎng)：最多256個藍(lán)牙單元設(shè)備，其中只有一個藍(lán)牙設(shè)備是主設(shè)備，17個激活的從設(shè)備，而其它設(shè)備則處于待機(jī)狀態(tài)。第46頁/共56頁第四十七頁，共57頁。o自組織網(wǎng)絡(luò)：分為微微網(wǎng)和散射網(wǎng)。o散射網(wǎng)：幾個互相獨(dú)立(dl)且不同步的微微網(wǎng)以特定方式互聯(lián)起來，構(gòu)成一個散射網(wǎng)（又稱微微互聯(lián)網(wǎng)或分布式網(wǎng)絡(luò)） 。第47頁/共56頁第四十八頁，共57頁。o藍(lán)牙接入網(wǎng)關(guān)：藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)和其他網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行(jnxng)互聯(lián)的無線設(shè)備，具有相當(dāng)于橋接器或路由器的功能。

17、o藍(lán)牙接入網(wǎng)關(guān)為每一個所連接的藍(lán)牙設(shè)備提供LAN或Internet網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。第48頁/共56頁第四十九頁，共57頁。o藍(lán)牙設(shè)備的應(yīng)用主要是將兩個或者更多的藍(lán)牙設(shè)備組成組成一個對等的自組網(wǎng)絡(luò)（簡稱(jinchng)對等網(wǎng)），且這些藍(lán)牙設(shè)備能夠通過一個網(wǎng)絡(luò)接入點（藍(lán)牙接入網(wǎng)關(guān)）訪問遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。o對等網(wǎng)絡(luò)組實際上相當(dāng)于多個藍(lán)牙設(shè)備組成的微微網(wǎng)。o對等網(wǎng)絡(luò)組是一個設(shè)備齊全并且獨(dú)立的組群網(wǎng)絡(luò)，在這個組群網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備之間的互相通信，不需要外界網(wǎng)絡(luò)硬件的支持。第49頁/共56頁第五十頁，共57頁。n短時延n最多可組成65000個節(jié)點的大型網(wǎng)絡(luò)n第50頁/共56頁第五十一頁，共57頁。第51頁/共56頁第五十二頁，共57頁。第52頁/共56頁第五十三頁，共57頁。第53頁/共56頁第五十四頁，共57頁。第54