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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HDLC 79

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——CAN 98

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SJA1000 116

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CR 125

5.2.4 命令寄存器CMR 126

5.2.5 状态寄存器SR 127

5.2.6 中断寄存器IR 128

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MOD 143

5.3.4 命令寄存器CMR 145

5.3.5 状态寄存器SR 146

5.3.6 中断寄存器IR 147

5.3.7 中断允许寄存器IER 149

5.3.8 仲裁丢失捕捉寄存器ALC 150

5.3.9 错误代码捕捉寄存器ECC 152

5.3.10 错误报警限寄存器EMLR 154

5.3.11 RX错误计数寄存器RXERR 154

5.3.12 TX错误计数寄存器TXERR 154

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RMC 162

5.3.17 RX缓冲器起始地址寄存器RBSA 165

5.4 CAN驱动器82C250/82C251 165

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 1/2 311

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SPC3 357

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