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目录2

第1章 计算机网络与现场总线概述2

1.1 计算机网络的形成与发展2

1.2 计算机网络中的基本概念4

1.2.1 计算机网络的定义4

1.2.2 计算机网络的结构与组成5

1.2.3 计算机网络的拓扑结构6

1.2.4 计算机网络的分类8

1.3 工业自动化的发展及现场总线的产生9

1.3.1 现场总线的定义9

1.3.2 工业自动化的发展9

1.3.3 现场总线控制系统的特点14

1.4 几种现场总线技术简介15

1.5 现场总线的标准18

第2章 数据通信技术基础20

2.1 数据通信的基本概念20

2.2 数据的编码技术22

2.2.1 数据的模拟编码方法22

2.2.2 数据的数字编码方法24

2.2.3 脉冲编码调制25

2.3 数据的基带传输和频带传输26

2.3.1 基带传输26

2.3.2 频带传输29

2.4 数据通信方式31

2.4.1 串行与并行32

2.4.2 异步传输和同步传输32

2.4.3 单工、半双工、全双工33

2.5.1 线路交换方式34

2.5 数据交换技术34

2.5.2 存储转发方式36

2.5.3 交换技术的选择和比较37

2.6 传输介质39

2.6.1 双绞线39

2.6.2 同轴电缆40

2.6.3 光纤40

2.6.4 无线通信41

2.7 信道共享42

2.7.1 多路复用技术42

2.7.2 竞争的介质访问方法43

2.7.3 确定型介质访问控制方法48

2.8.1 差错原因与类型51

2.8 差错控制技术51

2.8.2 差错控制中的编码技术52

2.8.3 流量控制55

2.8.4 差错控制机制58

第3章 计算机网络体系结构与协议65

3.1 OSI参考模型65

3.1.1 模型层次划分的原则65

3.1.2 OSI参考模型的结构66

3.1.3 OSI参考模型中的基本概念67

3.1.4 OSI参考模型各层功能的划分69

3.2 物理层与物理接口协议70

3.2.1 物理层概述70

3.2.2 物理接口的特性71

3.2.3 常用的物理接口标准72

3.3 数据链路层77

3.3.1 数据链路层的基本功能77

3.3.2 面向比特型数据链路层协议HDLC79

3.4 网络层85

3.4.1 网络层的基本功能85

3.4.2 网络层服务85

3.4.3 路由选择算法86

3.4.4 流量控制的基本概念88

3.5 传输层89

3.5.1 传输层在网络中的作用89

3.5.2 传输层协议90

3.6 高层协议91

3.6.1 会话层92

3.6.2 表示层93

3.6.3 应用层93

3.7 网络互连94

3.7.1 网络互连的基本概念94

3.7.2 网络互连设备94

3.8 现场总线的网络通信模型95

3.8.1 CAN总线的通信模型96

3.8.2 DeviceNet的通信模型96

3.8.3 PROFIBUS的通信模型96

第4章 控制器局域网——CAN98

4.1 CAN的主要特性98

4.2 CAN2.0规范99

4.2.1 CAN的分层结构99

4.2.2 CAN的基本概念100

4.2.3 报文传送、帧类型和帧格式102

4.2.4 报文确认和编码109

4.2.5 错误处理与故障界定110

4.2.6 位定时与同步112

4.3 CAN组网114

第5章 CAN器件及开发实例116

5.1 独立CAN控制器SJA1000116

5.2 SJA1000的BasicCAN模式120

5.2.1 BasicCAN模式下的地址分配120

5.2.2 复位值122

5.2.3 控制寄存器CR125

5.2.4 命令寄存器CMR126

5.2.5 状态寄存器SR127

5.2.6 中断寄存器IR128

5.2.7 发送缓冲器129

5.2.8 接收缓冲器130

5.2.9 接收过滤器131

5.2.10 其他寄存器132

5.3 SJA1000的PeliCAN模式138

5.3.1 PeliCAN地址列表138

5.3.2 复位值140

5.3.3 模式寄存器MOD143

5.3.4 命令寄存器CMR145

5.3.5 状态寄存器SR146

5.3.6 中断寄存器IR147

5.3.7 中断允许寄存器IER149

5.3.8 仲裁丢失捕捉寄存器ALC150

5.3.9 错误代码捕捉寄存器ECC152

5.3.10 错误报警限寄存器EMLR154

5.3.11 RX错误计数寄存器RXERR154

5.3.12 TX错误计数寄存器TXERR154

5.3.13 发送缓冲器155

5.3.14 接收缓冲器158

5.3.15 接收过滤器160

5.3.16 RX报文计数器RMC162

5.3.17 RX缓冲器起始地址寄存器RBSA165

5.4 CAN驱动器82C250/82C251165

5.4.1 82C250的硬件结构166

5.4.2 82C250的功能描述167

5.4.3 82C250的应用实例168

5.4.4 82C250与82C251的区别169

5.5 基于CAN总线的远程工业电表抄表系统开发实例170

5.5.1 远程抄表系统概述170

5.5.2 远程采集单元CAN通信模块硬件设计171

5.5.3 基于CAN的通信协议173

5.5.4 远程采集单元CAN接口软件设计174

5.5.5 通信实例177

第6章 DeviceNet现场总线基础179

6.1 DeviceNet技术概述179

6.1.1 设备级的现场总线179

6.1.2 DeviceNet的通信模式180

6.1.3 DeviceNet与CAN的关系181

6.2 DeviceNet设备模型183

6.2.1 DeviceNet设备的对象模型183

6.2.2 Identity对象185

6.2.3 Message Router对象188

6.2.4 DeviceNet对象189

6.2.5 Connection对象191

6.2.6 连接定时201

6.2.7 Assembly对象204

6.3 DeviceNet设备间的信息交换206

6.3.1 重复MACID检测信息格式及网络访问状态机207

6.3.2 UCMM及相关的信息格式209

6.3.3 显式信息连接及信息格式216

6.3.4 I/O连接及信息格式220

6.3.5 分段／重组协议及错误处理机制220

6.3.6 离线连接组信息225

6.4 DeviceNet节点设计实例229

6.4.1 硬件设计230

6.4.2 软件设计237

6.4.3 编写设备描述文件239

6.4.4 设备组态的数据源242

6.4.5 一致性声明认证244

第7章 DeviceNet预定义主从连接组245

7.1 定义及应用范围245

7.2 预定义主从连接的工作过程247

7.2.1 主从关系的确定247

7.2.2 预定义主从连接的使用过程248

7.2.3 从站中连接实例的建立249

7.3 连接实例252

7.3.1 显式信息连接252

7.3.2 轮询连接254

7.3.3 位-选通连接256

7.3.4 状态变化连接或循环连接260

7.3.5 多点轮询连接265

7.4 使用预定义主从连接组的说明269

7.4.1 预定义主从连接对过滤器的要求269

7.4.2 仅限组2设备的预留端口270

7.4.3 仅限组2客户机的功能271

7.5 仅限组2服务器设计举例273

7.5.1 阀门远程控制器的功能分析273

7.5.2 硬件设计275

7.5.3 软件设计276

7.5.4 该设备的EDS文件282

第8章 PROFIBUS-DP现场总线284

8.1 PROFIBUS概述284

8.2.2 系统组成和总线访问控制286

8.2 PROFIBUS-DP系统286

8.2.1 PROFIBUS-DP的传输特点286

8.2.3 PROFIBUS-DP系统工作过程289

8.2.4 PROFIBUS-DP的协议结构293

8.3 PROFIBUS-DP物理层规范293

8.4 PROFIBUS-DP数据链路层（FDL）规范296

8.4.1 帧字符和帧格式296

8.4.2 FDL的四种服务301

8.4.3 以令牌传输为核心的总线访问控制体系307

8.4.4 第1、2层管理FMA 1/2311

8.5 PROFIBUS-DP用户层规范311

8.5.1 用户层概述311

8.5.2 用户层的几个基本概念312

8.6.1 DDLM主-从功能315

8.6 DDLM功能315

8.6.2 DDLM主-主功能331

8.6.3 DDLM功能服务存取点339

8.6.4 DDLM本地功能340

8.7 用户接口341

8.7.1 1类主站的用户接口341

8.7.2 从站的用户接口347

8.8 PROFIBUS-DP主站和从站的结构347

8.8.1 1类主站的结构347

8.8.2 2类主站的结构349

8.8.3 从站结构350

8.9 PROFIBUS-DP的扩展功能、DP行规和设备数据库文件352

8.9.1 PROFIBUS-DP的扩展功能352

8.9.3 设备数据库文件（GSD）354

8.9.2 PROFIBUS-DP的行规354

8.9.4 一致性认证356

第9章 PROFIBUS-DP从站开发357

9.1 DP从站开发专用芯片SPC3357

9.1.1 SPC3的基本特性357

9.1.2 SPC3内部RAM存储空间分配361

9.1.3 SPC3的功能370

9.2 DP从站开发举例381

9.2.1 PROFIBUS-DP智能远程I/O从站的功能分析381

9.2.2 智能远程I/O通信接口硬件设计382

9.2.3 智能远程I/O通信接口软件设计382

9.2.4 设备数据库文件的编写386

参考文献389