通信、接口、网络、协议、总线的区别和联系
各类通讯协议及通讯方式详细介绍
RS485简介(zz)2009-11-17 15:08智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。
究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。
最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。
随后出现的RS485解决了这个问题。
RS485接口RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。
RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。
在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。
很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。
而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。
但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。
当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。
(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。
计算机网络
1.计算机网络的定义:多个独立的计算机通过通信线路和通信设备互连起来的系统,以实现彼此交换信息（通信)和共享资源的目的。
2.计算机网络功能：（1）数据通信。
（2）资源共享。
(3）并行和分布式处理(数据处理）。
(4）提高可靠性。
（5）好的可扩充性.3.计算机网络从逻辑功能上可以分为资源子网和通信子网；4.计算机网络基本网络拓扑结构有五种：全连接形、星形、树形、总线形、环形。
5.按网络的作用范围来分，网络可分为3类：局域网、城域网、广域网。
6.网络延迟时间主要包括:排队延迟、访问延迟、发送时间、传播延迟。
7.网络协议:为主机与主机之间、主机与通信子网之间或子网中各通信节点之间的通信而使用的，是通信双方必须遵守的，事先约定好的规则、标准或约定.8。
网络协议的三要素：语法、语义、时序(同步）。
9。
网络协议采用分层方式的优点：各层之间是独立的。
灵活性好。
结构上可分隔开.易于实现和维护。
有利于标准化工作。
10.网络体系结构：计算机网络的各个层次及其相关协议的集合，是对计算机网络所完成功能的精确定义. 11。
OSI模型采用七层结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
12。
物理层：实现透明地传送比特流.负责建立、保持和拆除物理链路；比特如何编码.传送单位是比特（bit)。
13。
数据链路层：实现无差错帧传送，包括把原始比特流分帧、排序、设置检错、确认、重发、流控等功能；负责建立、维护和释放数据链路；传送信息的单位是帧(frame）.14.网络层：实现分组传送，选择合适的路由器和交换节点，透明地向目的站交付发送站所发送的分组或包.传送的信息单位是分组或包（packet）。
15.传输层:实现端到端的数据发送。
信息单位是报文（message）。
16。
会话层：为完成一个相对独立的统一任务而进行的双方按序传送报文和有关的非传送操作的过程。
需要解决会话的顺序，同步问题，活动管理.17.表示层：主要解决用户信息的语法表示问题.18.应用层：解决应用的共性问题:包括应用基础和典型应用.19。
现场总线及通讯协议
现场总线及通讯协议现场总线的现状和未来发展一、引言计算机控制系统的发展在经历了基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统以及集散控制系统（DCS）后，今后将朝着现场总线控制系统的方向发展。
现场总线(field bus)是指现场仪表和数字控制系统输入输出之间的全数字化、双向、多站的通讯系统。
二、现场总线的产生纵观控制系统的发展史，不难发现，每一代新的控制系统推出都是针对老一代控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，最终在用户需求和市场竞争两大外因的推动下占领市场的主导地位，现场总线和现场总线控制系统的产生也不例外。
1、模拟仪表控制系统模拟仪表控制系统于六七十年代占主导地位。
其显著缺点是：模拟信号精度低，易受干扰。
2、集中式数字控制系统集中式数字控制系统于七八十年代占主导地位。
采用单片机、PLC、SLC 或微机作为控制器，控制器内部传输的是数字信号，因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低的缺陷，提高了系统的抗干扰能力。
集中式数字控制系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断，在控制方式、控制机时的选择上可以统一调度和安排；不足的是，对控制器本身要求很高，必须具有足够的处理能力和极高的可靠性，当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性将急剧下降。
3、集散控制系统（DCS）集散控制系统（DCS）于八、九十年代占主导地位。
其核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。
因此，这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。
在集散控制系统中，分布式控制思想的实现正是得益于网络技术的发展和应用，遗憾的是，不同的DCS厂家为达到垄断经营的目的而对其控制通讯网络采用各自专用的封闭形式，不同厂家的DCS系统之间以及DCS与上层Intranet、Internet信息网络之间难以实现网络互连和信息共享，因此集散控制系统从该角度而言实质是一种封闭专用的、不具可互操作性的分布式控制系统且DCS造价昂贵。
计算机网络基础知识点
，三网指的是电信网络、有线电视网络和计算机网络。
2. 把分布在不同地理位置上的具有独立功能的多台计算机、终端及其附属设备在物理上互3. 资源共享： (1) :服务器、打印机、通讯设备(2)共享(3)共4. 按按地域来划分：。
建设计算机网络的属性来分：公用网和专用网。
按网络的拓扑结构来分：按信息的交换方式来分：电路交换、报文交换和报文分组交换5.*一个方向传送信息的媒体。
9. 调制解调器：兼有调制和解调功能的器件。
10. 调制解调器最基本的调制方法有以下几种：11. 接收端通过这些附加位在接收译码器的控制下不仅可以发现错误，而且还能自动地纠正错误。
接收端通过这些附加位可以对所接收的数据进行判断看其是否正确，如果存在错误，它不能纠正错误而是通过反馈信道传送一个应答帧把这个错误的结果告诉给发送端，让发送端重新发送该信息，直至接收端收到正确的数据为止。
13. ：频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)14. 通过网络中的结点在两个站之间建立一条专用的通信线路可以采用另一种数据交换的方法叫报文交换。
报文交换方式传输的单位是报文，在报文中包括要发送的正文信息和指明收发站的地址及其它控制信息。
在这种报文交换方式中，不需要在两个站之间建立一条专用通路。
原理是把一个要传送的报文分成若干段，每一段都作为报文分组的数据部分。
17. OSI 开放系统互连参考模型将整个网络的通信功能划分成七个层次，由低层至高层分别19. 双绞线主要是用来连接计算机网卡到集线器或通过集线器之间级联口的级联。
20. 光纤是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤。
星型拓扑结构有以下优点： 1.单个工作站损坏，不会对整个网络造成大的影响，而仅会影响该工作站。
2.网络的扩展容易。
3.控制和诊断方便。
4.访问协议简单。
星型拓扑结构也存在着一定的缺点： 1.过分依赖中心结点。
2.成本高。
：总线型拓扑结构有以下的主要优点： 1.从硬件观点来看总线型拓扑结构可靠性高。
计算机网络的分类
计算机网络的分类计算机网络的分类方式有很多种,可以按网络的覆盖范围、交换方式、网络拓扑结构等分类。
一、根据网络的覆盖范围进行分类，我们可以分为三类：局域网LAN（Local Area Network）、广域网WAN(Wide Area Network）和城域网MAN（Metropolitan Area Network）。
1、局域网LAN：局域网用于将有限范围内(如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机、终端与外部设备互连成网。
局域网按照采用的技术、应用范围和协议标准的不同可以分为共享局域网与交换局域网.局域网技术发展迅速，应用日益广泛，是计算机网络中最活跃的领域之一。
局域网的特点：限于较小的地理区域内，一般不超过2km,通常是由一个单位组建拥有的。
如一个建筑物内、一个学校内、一个工厂的厂区内等。
并且局域网的组建简单、灵活,使用方便。
2、城域网MAN城市地区网络常简称为城域网.目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求,以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。
其实城域网基本上是一种大型的局域网，通常使用与局域网相似的技术，把它单列为一类主要原因是它有单独的一个标准而且被应用了。
城域网地理范围可从几十公里到上百公里,可覆盖一个城市或地区，分布在一个城市内，是一种中等形式的网络。
3、广域网WAN广域网也称为远程网.它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里.广域网覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络.广域网的通信子网主要使用分组交换技术.广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的.三种网络的比较局域网的范围在2 km内，同一栋建筑物内或同一园区，传输速度快(10M/100M)，成本便宜。
城域网的范围比局域网的大,2～10 km,同一都市内，但传输速度比不上局域网,属于中等，成本也较昂贵.广域网是三个网中范围最大的,10 km以上,可跨越国家或洲界，可传输速度是最慢的，成本很贵.原因关键在于：传输距离不同，技术不同，性能和成本也不同二、按交换方式进行分类，我们可以分为三类:电路交换、报文交换、分组交换.1、电路交换最早出现在电话系统中,早期的计算机网络就是采用此方式来传输数据的，数字信号经过变换成为模拟信号后才能在线路上传输。
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1计算机网络的定义计算机网络就是利用通讯设备和通信线路将地理位置不同的、具有独立功能的多台计算机系统遵循约定的通信协议互连成一个规模大、功能强的网络系统，用功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等)来实现交互通信、资源共享、信息交换、综合信息服务、协同工作以及在线处理等功能的系统。
2计算机网络的分类1)计算机网络按照地理范围划分为：局域网、城域网、广域网和互联网四种;2)按拓扑结构划分为：总线型、星型、环型、树型和网状网;3)按交换方式划分为：线路交换网、存储转发交换网和混合交换网;4)按传输带宽方式进行划分为：基带网和宽带网;5)按网络中使用的操作系统分为：NetWare网、WindowsNT网和Unix网等;6)按传输技术分为：广播网、非广播多路访问网、点到点网。
3计算机网络系统的构成计算机网络系统通常由资源子网、通信子网和通信协议三个部分组成。
资源子网在计算机网络中直接面向用户;通信子网在计算机网络中负责数据通信、全网络面向应用的数据处理工作。
而通信双方必须共同遵守的规则和约定就称为通信协议，它的存在与否是计算机网络与一般计算机互连系统的根本区别。
4计算机网络的主要功能资源共享：计算机网络的主要目的是共享资源。
共享的资源有：硬件资源、软件资源、数据资源。
其中共享数据资源是计算机网络最重要的目的。
数据通信：数据通信是指利用计算机网络实现不同地理位置的计算机之间的数据传送，运用技术手段实现网络间的信息传递。
这是计算机网络的最基本的功能，也是实现其他功能的基础。
如电子邮件、传真、远程数据交换等。
分布处理：是指当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的任务传送到网络中的其它计算机系统中，以提高整个系统的利用率。
对于大型的综合性的科学计算和信息处理，通过适当的算法，将任务分散到网络中不同的计算机系统上进行分布式的处理。
计算机基础
18．BIOS
BIOS即基本输入/输出系统，是存放在主板上的闪存中的一组机器语言程序。
19. 内存
内存与CPU高速相连，用于存放已经启动运行的程序和正在处理的数据，速度快但容量相对较小。
20. 字长
字长是指CPU中整数寄存器和定点运算器的宽度（即二进制整数的位数）。
21. 显示器
一、 名词解释
1. 信息
根据ISO的定义，可通俗地认为：信息是对人有用的数据，这些数据将可能影响到人们的行为与决策。数据是客观存在的事实、概念等，是一种可供加工处理的特殊表达形式，而信息强调是对人有用的数据。
2. 信息技术
信息技术是指用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一类技术。
是计算机必不可少的一种图文输出设备，它的作用是将数字信号转换为光信号，使文字与图形在屏幕上显示出来。
22. 即插即用
在操作系统支持下，用户无需手动配置系统就可以插上或拔出使用某些接口（如USB接口）的外围设备，计算机会自动识别该设备并进行配置，使其正常工作。
23. 计算机软件（软件）
计算机软件是指程序及其相关的数据和文档。
按使用方式可将IC卡分为接触式IC卡、非接触式IC卡两类。
3. 求十进制算式2*64+2*8+2*2的运算结果的二进制数表示
要求给出求解步骤，直接给出最终结果不得分。
(10)2*(1000000)2+(10)2*(1000)2+(10)2*(10)2 = (10000000)2+(10000)2+(100)2= (10010100)2
46. 数字图像处理
数字图像处理是使用计算机对借助照相机、摄像机、传真机、扫描仪、医用CT机、X光机等设备获取的图像，进行去噪、增强、复原、分割、提取特征、压缩、存储、检索等操作处理。
通信、接口、网络、协议、总线的区别和联系
应用层 数据链路层 物理层
Modbus—交互
客户机
启动请求
地址 功能码 Data CRC
接收响应
服务器
地址 功能码 Data CRC
执行操作 启动请求
启动请求 接收响应
地址 功能码 Data CRC
地址 错误码 Data CRC
执行操作 启动请求
Modbus—功能码
功能码
名称
01 读取线圈状态
02 读取输入状态
RS232 RS422 RS485
15
1200
1200
√
√
√
√
√
√
RS232
DB25公头
DB25母头
0 +3～+15V
-3～-15V
1
TXD与GND之间电压为-10V左右 全双工传输，通信距离15米
9针 25针
3
2
2
3
7
4
8
5
6
6
5
7
1
8
4
20
9
22
信号名称 发送数据 接收数据 请求发送 清除发送 数据设备就绪 信号地 载波检测 数据终端就绪 振铃指示
BACnet
BACnet并不是现场总线，而是和tcp/ip相似的网络，常用在楼宇自控系统中
目录
1、OPC
• OPC全称是OLE for Process Control，Windows的应用程序和现场过 程控制之间的接口
2、C接口
中国移动 LSC 与 CSC 之间的数据通讯接口
C接口
D接口
CSC
简称 Txd Rxd RTS CTS DSR GND DCD DTR RI
CAN、I2S、I2C、SPI、SSP总线的介绍和比较
计算机基本知识一、SPI总线说明串行外围设备接口SPI（serial peripheral interface）总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口，Motorola公司生产的绝大多数MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。
SPI 用于CPU与各种外围器件进行全双工、同步串行通讯。
SPI可以同时发出和接收串行数据。
它只需四条线就可以完成MCU与各种外围器件的通讯，这四条线是：串行时钟线（CSK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOSI）、低电平有效从机选择线CS。
这些外围器件可以是简单的TTL移位寄存器，复杂的LCD显示驱动器，A/D、D/A转换子系统或其他的MCU。
当SPI工作时，在移位寄存器中的数据逐位从输出引脚（MOSI）输出（高位在前），同时从输入引脚（MISO）接收的数据逐位移到移位寄存器（高位在前）。
发送一个字节后，从另一个外围器件接收的字节数据进入移位寄存器中。
主SPI的时钟信号（SCK）使传输同步。
其典型系统框图如下图所示。
SPI主要特点有: 可以同时发出和接收串行数据;•可以当作主机或从机工作;•提供频率可编程时钟;•发送结束中断标志;•写冲突保护;•总线竞争保护等。
图2示出SPI总线工作的四种方式，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式(实线表示):SPI 模块为了和外设进行数据交换，根据外设工作要求，其输出串行同步时钟极性和相位可以进行配置，时钟极性（CPOL）对传输协议没有重大的影响。
如果 CPOL=0，串行同步时钟的空闲状态为低电平；如果CPOL=1，串行同步时钟的空闲状态为高电平。
时钟相位（CPHA）能够配置用于选择两种不同的传输协议之一进行数据传输。
如果CPHA=0，在串行同步时钟的第一个跳变沿（上升或下降）数据被采样；如果CPHA=1，在串行同步时钟的第二个跳变沿（上升或下降）数据被采样。
SPI主模块和与之通信的外设音时钟相位和极性应该一致。
总线系统与通信接口考试试卷
总线系统与通信接口考试试卷（答案见尾页）一、选择题1. 什么是总线系统的基本组成部分？A. 控制器、运算器、存储器B. 输入设备、输出设备、中央处理器（CPU）C. 总线、连接器和网络接口D. 显卡、声卡、调制解调器2. 在计算机网络中，什么是总线？A. 连接计算机内部各个部件的一组导线B. 传输数据的通信线路C. 电子邮件的地址D. 一种标准化的通信协议3. 什么是通信接口？A. 连接计算机内部各个部件的一组导线B. 传输数据的通信线路C. 电子邮件的地址D. 一种标准化的通信协议4. 什么是串行通信和并行通信？A. 串行通信是一种通过数据比特流顺序传输的方式，而并行通信则允许多位数据同时传输B. 串行通信是一种通过数据比特流顺序传输的方式，而并行通信则允许多位数据同时传输C. 串行通信是通过一个信号传输一位数据，而并行通信则通过多个信号传输多位数据D. 串行通信是通过一个信号传输一位数据，而并行通信则通过多个信号传输多位数据5. 什么是OSI七层模型？A. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层B. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层C. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层D. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层6. 什么是TCP/IP协议？A. 一种用于计算机网络互联的通信协议B. 一种用于计算机内部数据传输的协议C. 一种用于电子邮件传输的协议D. 一种用于网页浏览的协议7. 什么是DMA控制器？A. 一种用于管理计算机内存与外部设备之间数据传输的控制单元B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元8. 什么是路由器？A. 一种用于连接不同网络的主机设备B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于连接不同网络的主机设备D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元9. 什么是交换机？A. 一种用于连接不同网络的主机设备B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于连接不同网络的主机设备D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元10. 什么是网桥？A. 一种用于连接不同网络的主机设备B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于连接不同网络的主机设备D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元11. 什么是总线系统？它的主要功能是什么？A. 总线系统是一种允许多个设备同时与其通信的共享通信通道。
计算机网络基础知识学习
计算机网络基础知识学习Newly compiled on November 23, 2020计算机网络基础知识1、什么是计算机网络计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
简单地说，计算机网络就是通过电缆、电话线或无线通讯将两台以上的计算机互连起来的集合。
计算机网络的发展经历了面向终端的单级计算机网络、计算机网络对计算机网络和开放式标准化计算机网络三个阶段。
2、计算机网络的结构组成一个完整的计算机网络系统是由网络硬件和网络软件所组成的。
网络硬件是计算机网络系统的物理实现,网络软件是网络系统中的技术支持。
两者相互作用,共同完成网络功能。
①网络软件＝网络操作系统＋通信软件＋网络通信协议②网络硬件＝网络拓朴结构＋网络服务器＋网络工作站＋传输介质＋网络设备█网络服务器：是网络的核心，为使用者提供了主要的网络资源。
网络服务器应是一台功能较强的计算机，一般用高档微型机或小型机作服务器。
与一般计算机相比主要区别：一是运算速度快；二是存储容量(包括内存和硬盘)大；三是可靠性、稳定性好。
另外，为了保证数据的安全，一般服务器应装两套完全相同的硬盘，且处于热备份状态。
服务器一般分为文件服务器和打印服务器现类。
█网络工作站(客户机)：是指供用户直接使用入网的计算机，只要求一般的计算机即可。
但在硬件上应配备网卡，软件上配备相应的网络软件。
█通信处理机：一方面作为资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面它又作为通信子网中分组存储转发结点，完成分组的接收、校验、存储和转发等功能。
█信息变换设备：对信号进行变换，包括：调制解调器、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。
█网卡：网络与计算机相连的接口电路。
网卡是连接计算机与网络的基本硬件设备。
网卡插在计算机或服务器扩展槽中, 通过网络线（如双绞线、同轴电缆或光纤）与网络交换数据、共享资源。
通讯接口概念
通信接口协议综述（收集多处资料集合原创，综合232、422、485、USB及网络通讯等）在现场数据采集和数据传输中大量采用接口方式，监控系统涉及较多的是串行通信接口和网络接口。
一、串行通信协议计算机与外设或计算机之间的通信通常有两种方式：并行通信和串行通信。
并行通信指数据的各位同时传送。
并行方式传输数据速度快，但占用的通信线多，传输数据的可靠性随距离的增加而下降，只适用于近距离的数据传送。
串行通信是指在单根数据线上将数据一位一位地依次传送。
发送过程中，每发送完一个数据，再发送第二个，依此类推。
接受数据时，每次从单根数据线上一位一位地依次接受，再把它们拼成一个完整的数据。
在远距离数据通信中，一般采用串行通信方式，它具有占用通信线少、成本低等优点。
1、串行通信的基本概念(1)同步和异步通信方式串行通信有两种最基本的通信方式：同步串行通信方式和异步串行通信方式。
同步串行通信方式是指在相同的数据传送速率下，发送端和接受端的通信频率保持严格同步。
由于不需要使用起始位和停止位，可以提高数据的传输速率，但发送器和接受器的成本较高。
异步串行通信是指发送端和接受端在相同的波特率下不需要严格地同步，允许有相对的时间时延，即收、发两端的频率偏差在10％以内，就能保证正确实现通信。
异步通信在不发送数据时，数据信号线上总是呈现高电平状态，称为空闲状态（又称MARK 状态）。
当有数据发送时，信号线变成低电平，并持续一位的时间，用于表示发送字符的开始，该位称为起始位，也称SPACE状态。
起始位之后，在信号线上依次出现待发送的每一位字符数据，并且按照先低位后高位的顺序逐位发送。
采用不同的字符编码方案，待发送的每个字符的位数不同，在5、6、7或8位之间选择。
数据位的后面可以加上一位奇偶校验位，也可以不加，由编程指定。
最后传送的是停止位，一般选择1位、1.5位或2位。
（2）数据传送方式①单工方式。
单工方式采用一根数据传输线，只允许数据按照固定的方向传送。
浅谈化工行业现场总线技术、通讯协议及其应用
浅谈化工行业现场总线技术、通讯协议及其应用作者：耿杰来源：《中国化工贸易·上旬刊》2020年第01期摘要：随着化工行业的发展，化工生产的自动化水平越来越高，传统的点对点式电压、电流信号传输已经不能满足现代化工业生产要求，各类现场总线技术的应用越来越广泛。
那么，各类现场总线技术有怎样的区别和联系，各自应用范围是什么？接下来，本文将对各类现场总线、技术协议及其应用做简要阐述。
关键词：化工行业;现场总线;通讯协议;应用现场总线是安装在制造和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成为现场总线。
现场检测仪表、执行元件与控制系统之间、控制系统与控制系统之间都可采用现场总线方式进行数据传输。
现场总线技术数字化、开放性、互操作性和互换性使数据传输更方便、快捷、成本更低。
目前，在化工行业，应用比较广泛的现场总线有基金会现场总线（FF）的H1、PROFIBUS、PROFINET、CAN总线等。
通讯协议又称通信规程，是指通信双方对数据传送控制的一种约定。
约定中包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定，通信双方必须共同遵守，它也叫做链路控制规程。
通讯协议主要有RS485/MODBUS、HART、FieldBus、等。
每种总线都有其应用的领域，支持一种或多种通讯协议。
1 现场总线技术及通讯协议1.1 基金会现场总线（FF）基金会现场总线是世界上两大现场总线集团ISP和WorldFIP选派代表组成。
基金会现场总线采用的是令牌总线通信方式，可分为周期通信和非周期通信。
FF有两个标准，低速现场总线FF H1及高速现场总线FF HSE。
FF H1传输距离可达1900m，应用非常广泛。
基金会现场总线的通讯模型包括物理层、数据链路层与应用层。
应用层（FAL），包括现场总线访问子层（FAS）和现场总线报文规范子层（FMS），前者管理数据的传输，后者负责对用户层命令进行编码和解码。
计算机网络知识点总结
第一章1、什么是计算机网络：计算机网络是由各自具有自主功能而又通过各种通信手段相互联接起来以便进行信息交换、资源共享或协同工作的计算机组成的复合系统。
常见的网络拓扑结构有星型网络、总线型网络、树型网络、环型网络和网状型网络2、各层的功能：物理层：在物理媒体上传输原始的比特流数据链路层：将原始的物理连接改造成无差错的、可靠的数据传输链路网络层：路由选择传输层：为高层用户提供可靠的、透明的、有效的数据传输服务会话层：完成会话的组织、建立、同步和维护及断开等管理表示层：处理在两个通信系统中交换信息的表示方式应用层：为特定类型的网络应用提供访问OSI环境的手段3 IEEE 802.3—CSMA/CD网络，定义CSMA/CD总线网的MAC子层和物理层的规范。
IEEE 802.4—令牌总线网。
定义令牌传递总线网的MAC子层和物理层的规范。
IEEE 802.5—令牌环形网。
定义令牌传递环形网的MAC子层和物理层的规范。
IEEE 802.6—城域网。
在使用时间域的波形数字信号中，代表不同离散的基本波形称为码元4码元传输速率又称波特率,有些书上叫做传码率或调制速率，记作RB以波形每秒的振荡数来衡量。
如果数据不压缩，波特率等于每秒钟传输的数据位数，如果数据进行了压缩，那么每秒钟传输的数据位数通常大于调制速率，使得交换使用波特和比特/秒偶尔会产生错误。
波特率是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的次数来表示，其单位是波特（Baud）。
波特率与比特率的关系是比特率= 波特率×单个调制状态对应的二进制位数（1）计算机向用户提供的两种最重要的功能是：连通性和共享性（2）网络的边缘部分通信方式可分为c/s方式和对等方式（Peer-to-Peer，p2p方式）（3）三种交换方式的特点和区别答：（1）电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。
当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。
通讯方式和通讯协议介绍
目录一、RS232的串口通讯 (2)应用 (2)工作方式 (2)接口标准 (2)电路组成 (3)概述 (3)简介 (3)二、RS485串行通讯 (3)简介 (3)接口 (4)电缆 (4)布网 (5)区别 (5)三、串行通信 (6)概念 (6)分类 (7)同步通信 (7)异步通信 (7)特点 (7)形式和标准 (7)调幅方式 (7)调频方式 (8)数字编码方式 (8)数据传输率 (8)发送时钟和接收时钟 (9)异步通信协议 (9)通信协议 (10)普遍协议 (10)USB (11)IEEE 1394 (11)相关应用 (12)四、通讯协议 (12)简介 (12)详细介绍 (13)TCP/IP (13)IPX/SPX (13)NetBEUI (14)通信协议 (14)RS-232-C (14)RS-449 (14)V.35 (15)X.21 (15)HDLC (15)管理协议 (15)SNMP (15)PPP (16)一、RS232的串口通讯应用随着计算机系统的应用和微机网络的发展，通信功能越来越显得重要.这里所说的通信是指计算机与外界的信息交换.因此，通信既包括计算机与外部设备之间，也包括计算机和计算机之间的信息交换.由于串行通信是在一根传输线上一位一位的传送信息，所用的传输线少，并且可以借助现成的电话网进行信息传送，因此，特别适合于远距离传输.对于那些与计算机相距不远的人－机交换设备和串行存储的外部设备如终端、打印机、逻辑分析仪、磁盘等，采用串行方式交换数据也很普遍.在实时控制和管理方面，采用多台微机处理机组成分级分布控制系统中，各CPU 之间的通信一般都是串行方式.所以串行接口是微机应用系统常用的接口。
许多外设和计算机按串行方式进行通信，这里所说的串行方式，是指外设与接口电路之间的信息传送方式，实际上，CPU 与接口之间仍按并行方式工作.工作方式由于CPU 与接口之间按并行方式传输，接口与外设之间按串行方式传输，因此，在串行接口中，必须要有" 接收移位寄存器" （串→并）和" 发送移位寄存器" （并→串）. 在数据输入过程中，数据1 位1 位地从外设进入接口的" 接收移位寄存器",当" 接收移位寄存器" 中已接收完1 个字符的各位后，数据就从" 接收移位寄存器" 进入" 数据输入寄存器" . CPU 从" 数据输入寄存器" 中读取接收到的字符.（并行读取，即D7~D0 同时被读至累加器中）. " 接收移位寄存器" 的移位速度由" 接收时钟" 确定.在数据输出过程中，CPU 把要输出的字符（并行地）送入" 数据输出寄存器"," 数据输出寄存器" 的内容传输到" 发送移位寄存器",然后由" 发送移位寄存器" 移位，把数据1 位 1 位地送到外设. " 发送移位寄存器" 的移位速度由" 发送时钟" 确定.接口中的" 控制寄存器" 用来容纳CPU 送给此接口的各种控制信息，这些控制信息决定接口的工作方式." 状态寄存器" 的各位称为" 状态位",每一个状态位都可以用来指示数据传输过程中的状态或某种错误.例如，用状态寄存器的D5 位为"1" 表示" 数据输出寄存器" 空，用D0 位表示" 数据输入寄存器满",用D2 位表示" 奇偶检验错" 等.能够完成上述" 串<- -> 并" 转换功能的电路，通常称为" 通用异步收发器" (UART ：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter），典型的芯片有：Intel 8250/8251,16550接口标准⑴实现数据格式化：因为来自CPU的是普通的并行数据，所以，接口电路应具有实现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。
大作业计算机网络
大作业计算机网络大作业计算机网络1. 引言计算机网络是现代信息社会中不可或缺的基础设施，它连接了世界各地的计算机和设备，使得人们可以快速地交换数据和获取信息。
在本篇文档中，我们将讨论计算机网络的一些重要概念和原理，以及如何在实际应用中进行网络设计和优化。
2. 网络拓扑网络拓扑是指计算机网络中连接节点的布局结构。
常见的网络拓扑有总线型、星型、环型和网状等。
不同的网络拓扑在性能、可靠性和可扩展性等方面有不同的特点。
例如，总线型拓扑适用于小型网络，而网状拓扑则适用于大型网络。
3. TCP/IP协议栈TCP/IP协议栈是当前互联网上最常用的网络协议栈。
它由四层协议组成，分别是网络接口层、网络层、传输层和应用层。
每一层都负责不同的功能和任务。
网络接口层主要处理物理层和数据链路层的协议，网络层负责寻址和路由，传输层提供可靠的数据传输，而应用层则处理具体的应用协议。
4. IP地质和子网掩码IP地质是计算机在网络中唯一标识的地质。
它由32位二进制数组成，通常分为四个八位字节表示。
子网掩码用于划分网络中的子网。
IP地质和子网掩码的相与运算可以得到子网的地质。
5. 网络安全网络安全是保护计算机网络不受未经授权的访问、破坏或干扰的一组技术和措施。
常见的网络安全问题包括网络攻击、恶意软件和数据泄露等。
常用的网络安全技术有防火墙、入侵检测系统和加密算法等。
6. 网络性能优化网络性能优化是通过改进网络设计和配置来提高网络性能的一系列技术和措施。
网络性能优化可以包括增加带宽、减少延迟、提高可靠性等方面的改进。
常用的网络性能优化技术有负载均衡、缓存、流量控制和QoS（Quality of Service）等。
7. 设备管理和监控设备管理和监控是保证计算机网络正常运行的重要环节。
设备管理包括配置、维护和升级网络设备，如路由器、交换机和服务器等。
监控则是实时监测网络中的设备和流量，及时发现和解决问题。
8. 云计算与网络云计算是一种基于互联网的计算模型，它通过共享计算资源和服务来提供灵活的计算能力。
计算机网络概念题
网络的网络：网络把许多计算机连接在一起，而因特网则把许多网络连接在一起internet和Internet:internet是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络，在这些网络之间的通信协议可以是任意的。
Internet则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。
分组交换的主要特点：线路利用率高，不同种类的终端可以相互通信，信息传输可靠性高，分组多路通信，计费与传输距离无关。
分组交换的优点：高效，所采用的手段：在分组传输的过程中动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用；灵活，所采用的手段：为每一个分组独立地选择转发路由；迅速，所采用的手段：以分组作为传送单位，可以不先建立连接就能向其他主机发送分组；可靠，所采用的手段：保证可靠性的网络协议，分布式多路由的分组交换网，使网络有很好的生存性。
分组交换的缺点：分组在各路由器存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延，因此，必须尽量减少这种时延。
分组交换网带来的另一个问题是各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销。
三种交换方式在数据传送阶段的主要特点：电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送（建立物理通路）。
报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
分组交换：单个分组传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。
按作用范围的不同或几种不同的网络：广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）、个人区域网（PAN）。
按网络的使用者进行分类：公用网，指电信公司出资建造的大型网络。
“公用”的意思就是所有愿意按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用这种网络；专用网，这是某个部门、某个行业为各自的特殊业务工作需要而建造的网络。
这种网络不对外人提供服务。
例如：政府、军队、银行。
网络基础简答题(1)
计算机网络基础简答题复习（2017版老司机修订版)1.什么是计算机网络将地理位置不同但具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和通信线路连接起来，在功能完善的网络软件（网络协议、网络操作系统、网络应用软件等）的协调下实现网络资源共享的计算机系统的集合。
2.ARPANET网的特点是什么（1）实现了计算机之间的相互通信，称这样的系统为计算机互连网络。
（2）将网络系统分为通信子网与资源于网两部分，网络以通信子网为中心。
（3）使用主机的用户，通过通信子网共享资源子网的资源。
（4）采用了分组交换技术。
（5）使用了分层的网络协议。
3.计算机网络的发展经历了哪几个阶段a)第一阶段是具有通信功能的多机系统阶段b)第二阶段以通信子网为中心的计算机网络c)第三阶段网络体系结构标准化阶段d)第四阶段网络互连阶段4.简述计算机网络的主要功能资源共享、数据通信、均衡负载相互协作、分布处理、提高计算机系统的可靠性5.计算机网络可分为哪两大子网它们各实现什么功能资源子网：负责信息处理（包括提供资源的主机HOST和请求资源的终端，它们都是信息传递的源节点或宿节点，有时也称端节点）通信子网：负责全网中的信息传递（由网络节点和通信链路组成）6.计算机网络拓扑有哪几种通信子网信道类型有哪几种现在最主要的拓扑结构有总线型拓扑、星形拓扑、环形拓扑、树形拓扑、混合型（网状）。
共享信道、独享信道广播信道、点到点通信7.什么是拓扑常见的几种拓扑结构及其优缺点。
拓扑是通过计算机网络中的各个节点与通信网络线路之间的几何关系来表示网络的结构，并反映出网络各实体之间的结构关系。
总线型：组建方便，价格便宜，节点易删添，而网络占用总线问题较多星型：网络传输率较高，但价格较昂贵，依靠中心节点环型：以令牌环形式单向或双向流动，安全；但一个节点中断，网络易瘫痪网状型：用于广域网网络拓扑，网络数据路径可选择；但传输率慢，不适合局域网使用8.试比较信息网络与计算机网络的异同相同：都由计算机系统和通信系统联合组成，都是数据通信，所传输的数据区别：信息网络的目的是进行信息交流，而计算机网络的目的是实现网络软件、硬件资源的共享9.串行通信与并行通信的区别是什么并行（Parallel）通信：数据以成组的方式在多个并行信道上同时传输。
通信接口网络协议总线的区别和联系
通信接口网络协议总线的区别和联系通信接口、网络协议和总线是计算机通信领域中重要的概念。
它们在计算机网络和硬件设计中起着不可或缺的作用。
本文将对通信接口、网络协议和总线进行解释，并探讨它们之间的区别和联系。
一、通信接口通信接口是计算机系统中用于与外部设备进行数据交换的接口。
它连接计算机与外设或其他计算机系统，实现数据的输入和输出。
通信接口通常由硬件和软件组成，硬件部分负责电信号的传输和转换，而软件部分负责协调数据传输和通信过程。
通信接口的特点：1. 物理连接：通信接口通过一组物理线路连接计算机与外设或其他计算机系统。
2. 数据传输：通信接口负责将数据从计算机传送到外设或其他计算机系统，或从外设或其他计算机系统传送到计算机。
3. 协议支持：通信接口支持特定的通信协议，以保证数据的可靠传输和正确解析。
二、网络协议网络协议是计算机网络中用于规定数据通信规则和格式的约定。
它定义了数据传输的方式、数据包的格式、错误处理等细节。
网络协议使得计算机网络中的各个节点能够进行有效地通信。
网络协议的特点：1. 规范化：网络协议是一系列的规范和约定，用于确保计算机网络中的各个节点都遵循相同的通信规则。
2. 分层结构：网络协议通常由多层组成，每一层负责不同的功能。
常见的网络协议有TCP/IP、HTTP、SMTP等。
3. 执行方式：网络协议通过软件实现，在计算机系统中通过网络协议栈的方式进行数据的传输和处理。
三、总线总线是计算机系统中用于连接各个内部组件的传输线路。
它是一种并行传输结构，将数据、地址和控制信号传输到计算机系统中的各个部件。
总线起到了连接和协调各个部件的作用。
总线的特点：1. 并行性：总线是一种并行传输结构，能够同时传输多个比特或字节。
2. 多功能性：总线可用于传输数据、地址和控制信号等多种类型的信息。
3. 高带宽：总线能够支持高速数据传输，提供较大的带宽。
区别和联系：通信接口、网络协议和总线在计算机通信中发挥着不同的作用，但它们之间存在着一定的区别和联系。
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串行通信
现场总线
应用协议
串行通信
物理层协议（或称通信协议） 格式：波特率,校验位,数据位,停止位 如：9600，n，8，1
起 始 位 1b 数据位 5～8b 校 验 位 ～ 停 止 位 ～ 0 1b 1 2b
常用接口
传输距离（米）
RS232 15
RS422 1200
RS485 1200
通信方式与接口
BNC
网络
• A telecommunications network is a
常见网络
计算机网络 电话网络 有线电视网络 工业控制网络 ……
collection
of
terminal
nodes, links are
connected so as to enable telecommunication betwe en the terminals
数 据 交 换 规 范
历 史 数 据 访 问 规 范
批 处 理 规 范
安 全 性 规 范
XML
规 范
2、C接口
中国移动 LSC 与 CSC 之间的数据通讯接口
D接口
CSC E-OMS
用户登录 用户请求实时数据方式 用户请求告警信息 用户请求写数据的动作值
C接口
LSC LSC
B接口
FSU
用户请求改口令 确认连接的
通信、接口、网络、协议、总线 的区别和联系
目录
基础原理
串行通信
现场总线
应用协议
通信基础
源系统 传输系统 目的系统
信源
信息数据
A
01000001
发送器
信道
接收器
信宿
数据信息
01000001
信号
噪声干扰
信号
A
信 息 编 码
• ASCII • UTF-8 • GB2312
数 据 编 码
调 制
BACnet
BACnet并不是现场总线，而是和tcp/ip相似的网络，常用在楼宇自控系统中
目录
基础原理
串行通信
现场总线
应用协议
1、OPC
• OPC全称是OLE for Process Control，Windows的应用程序和 现场过程控制之间的接口
数 据 访 问 规 范
报 警 和 事 件 规 范
简称 Txd Rxd RTS CTS DSR GND DCD DTR RI
8 6
+3～+15V
0
5 1
-3～-15V
1
4 9
TXD与GND之间电压为-10V左右
全双工传输，通信距离15米
RS485
+2～+6V
0
－6～－2V
1
D+与D-之间4V左右电压 半双工传输，通信距离1200米，支持组网
A接口
FSU
FSU
FSU
时钟同步 通知数据的属性改变
智能设备 非智能设备
3、Socket
• Socket并不是一个应用层协议，更像网络协议的API 应用层
传输层 网络层 数据链路层 物理层 • 串口服务器没有应用层的协议，直接用Socket的send函数交互数据
谢谢
Modbus
Modbus—帧格式
MODBUS on Serial RTU 253字节
应用层
数据链路层
物理层
Modbus—交互
客户机
地址 功能码 Data CRC
服务器
地址
功能码
Data
CRC
地址
功能码
Data
CRC
地址
错误码
Data
CRC
Modbus—功能码
功能码 01 02 03 名称 读取线圈状态 读取输入状态 读取保持寄存器 作用 取得一组逻辑线圈的当前状态（ ON/OFF) 取得一组开关输入的当前状态（ ON/OFF) 在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值
网络协议
网络协议（Protocol），是使网络中的通信双方能顺利进行信息交 换而双方预先约定好并遵循的规程和规则。
A军
军长
通知B军，明天8点进攻 明天8点进攻，请确认
B军
军长
A军消息，明天8点进攻
秘书
ok ok
秘书
OSI七层网络模型
TCP／IP四层模型
TCP/IP传输过程
应用层 数据 端口号 应用层
RS232
点到点 √ √ √ √ √
√
RS422
组网能力 点到多点
多点到多点
RS485
常用 RS232/485
+
modbus方式
RS232
9针 3 2 7
DB25公头 DB25母头
25针 2 3 4 5 6 7 8 20 22
信号名称 发送数据 接收数据 请求发送 清除发送 数据设备就绪 信号地 载波检测 数据终端就绪 振铃指示
解 调
数 据 解 码
信 息 解 码
• 曼彻斯特编码 • 差分曼彻斯特编码
通信常用概念
比特率
• 单位时间内传输二进制的位数，单位：bps
波特率
• 单位时间内传输码元的个数，单位：Baudps
带宽
• 信道频率上界和下界之差，度量介质传输能力
误码率
•误比特率（BER：bit error rate）是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标
目录
基础原理
串行通信
现场总线
应用协议
现场总线
Fieldbus is the name of a family of industrial computer network protocols used for real-time distributed control, standardized as IEC 61158
04 05 06
07 08
读取输入寄存器 强置单线圈 预置单寄存器
读取异常状态 回送诊断校验
在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值 强置一个逻辑线圈的通断状态 把具体二进值装入一个保持寄存器
取得 8 个内部线圈的通断状态，这 8 个线圈的地址由控制器决定，用 户逻辑可以将这些线圈定义，以说明从机状态，短报文适宜于迅速读 取状态 把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评鉴
理论基础是计算机网络
• 应用层、数据链路层、物理层
实时性、稳定性要求更高
CAN、Profibus、FF、Lonworks、WordFIP、HART、Modbus
MODBUS 分： modbus on Serial与modbus tcp MODBUS on Serial与OSI层次对应关系
传输层
数据
传输层报头
数据段Segment 网络层
数据
源IP+目的 IP＋上层协 议
传输层
网络层报头
网络层
数据包Packet 数据链路层
数据 数据链路层报头 MAC
数据链路层
数据帧Frame
物理层
0101110101001000010
物理层
将数据帧转换成高 低电平，即“0”或 “1”代码
目录
基础原理