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第1章 网络技术基础 1

1.1 网络通信的基本概念 1

1.2 数据通信系统的性能指标 3

1.2.1 信息及其度量 3

1.2.2 数据传输速率 6

1.2.3 信道容量 7

1.2.4 误码率 8

1.3 数据编码 8

1.3.1 模拟数据编码 8

1.3.2 数字数据编码 9

1.4 数据传输方式 11

1.4.1 并行通信与串行通信 11

1.4.2 单工、半双工和全双工通信 12

1.4.3 同步传输和异步传输 12

1.4.4 多路复用技术 14

1.4.5 基带传输和频带传输 15

1.5 数据传输介质 16

1.5.1 双绞线 16

1.5.2 同轴电缆 17

1.5.3 光缆 18

1.5.4 无线与卫星通信信道 19

1.6 局域网络拓扑结构 20

1.6.1 星状结构 20

1.6.2 环状结构 21

1.6.3 总线型结构 21

1.6.4 树状结构 22

1.7 媒体访问控制技术 22

1.7.1 载波侦听多路访问／冲突检测 22

1.7.2 令牌环访问控制 24

1.7.3 令牌总线访问控制法 26

1.7.4 时槽环 26

1.8 数据交换技术 27

1.8.1 线路交换 27

1.8.2 报文交换 28

1.8.3 分组交换 28

1.9 差错控制技术 29

1.9.1 海明码 29

1.9.2 奇偶校验码 31

1.9.3 循环冗余码 31

1.10 网络互连技术 33

1.10.1 网络互连基本概念 33

1.10.2 网络互连和操作系统 33

1.10.3 网络互连设备 34

1.11 网络参考模型 37

1.11.1 ISO／OSI／RM参考模型 38

1.11.2 TCP／IP参考模型 42

1.11.3 几种常用现场总线的通信模型 43

思考题 44

第2章 工业控制技术 50

2.1 工业控制网络 50

2.1.1 概述 50

2.1.2 分布式控制系统 52

2.1.3 现场总线控制系统 58

2.1.4 工业控制网络架构 63

2.2 计算机控制技术 64

2.2.1 概述 64

2.2.2 工业控制机 66

2.2.3 输入输出接口与过程通道 69

2.2.4 常见抗干扰技术 77

2.2.5 测量数据预处理技术 90

思考题 96

第3章 串行通信 100

3.1 串行通信的分类 101

3.1.1 同步串行通信 101

3.1.2 异步串行通信 101

3.2 串行通信的基本传送方式 102

3.2.1 全双工方式 102

3.2.2 半双工方式 102

3.3 同步串行通信方式 103

3.3.1 同步串行通信协议 103

3.3.2 同步通信的相关技术 104

3.3.3 异步通信和同步通信的比较 105

3.4 异步通信帧信息格式 105

3.4.1 异步通信的特点及信息帧格式 105

3.4.2 异步串行通信波特率 107

3.4.3 发送／接收时钟 107

3.4.4 波特率因子 108

3.4.5 传输距离 108

3.4.6 奇偶校验 109

3.4.7 起始／停止位 109

3.5 异步通信接收发送 110

3.5.1 异步通信的接收过程 110

3.5.2 异步通信的发送过程 110

3.6 常用串行数据接口标准 111

3.6.1 RS-232串行接口标准 111

3.6.2 RS-422与RS-485串行接口标准 115

3.7 提高RS-485总线可靠性 118

3.7.1 RS-485接口电路的硬件设计 118

3.7.2 RS-485网络配置 119

3.7.3 提高RS-485通信效率 119

3.7.4 RS-485接口电路的电源 120

3.7.5 光电隔离 120

3.7.6 常见故障及处理方法 120

思考题 121

第4章 现场总线通信 127

4.1 控制系统 127

4.2 现场总线技术 128

4.2.1 现场总线控制系统 129

4.2.2 现场总线的特点 130

4.2.3 现场总线的本质 133

4.2.4 现场总线的作用 134

4.3 CAN总线概念 136

4.3.1 CAN总线简介 136

4.3.2 CAN节点的层结构 139

4.3.3 CAN总线的网络拓扑结构 143

4.3.4 CAN的标准接口 144

4.4 CAN总线通信 145

4.4.1 相关概念 145

4.4.2 通信方式 147

4.4.3 报文传输 148

4.4.4 帧类型 151

4.4.5 错误处理 159

4.4.6 位定时要求 162

4.5 现场总线协议规范 165

4.5.1 CAN2.0B协议 166

4.5.2 自定通信协议 167

4.5.3 HiLon协议 168

4.5.4 I-CAN协议 170

4.5.5 CANOpen协议 179

4.5.6 DeviceNet协议 184

4.5.7 标准硬件协议 185

4.6 CAN总线硬件产品 195

4.6.1 SJA1000控制器 195

4.6.2 TJA1050收发器 228

4.6.3 CTM1050T收发器 232

思考题 236

第5章 工业以太网 242

5.1 以太网概述 242

5.1.1 IEEE 802标准 245

5.1.2 以太网物理层和数据链路层 246

5.1.3 以太网网络层 249

5.1.4 以太网传输层 255

5.1.5 以太网应用层 260

5.2 Modbus通信协议 265

5.2.1 范围 266

5.2.2 协议描述 268

5.2.3 数据编码 270

5.2.4 响应机制 271

5.2.5 功能码 272

5.3 串行链路上的Modbus 277

5.3.1 Modbus数据链路层 278

5.3.2 两种串行传输模式 281

5.3.3 Modbus物理层 287

5.4 TCP／IP上的Modbus 291

5.4.1 协议描述 292

5.4.2 Modbus组件结构模型 293

5.4.3 TCP／IP栈的使用 296

5.4.4 通信应用层 297

5.5 工业以太网相关技术 299

5.5.1 工业以太网交换机 300

5.5.2 虚拟局域网技术 304

5.5.3 工业以太网冗余技术 309

5.5.4 工业以太网时间同步技术 311

思考题 315

第6章 异构网络通信 320

6.1 CAN与RS-232异步通信协议转换 321

6.1.1 性能指标及工作原理 321

6.1.2 硬件描述 322

6.1.3 配置说明 324

6.1.4 透明转换 327

6.1.5 透明带标识转换 330

6.1.6 Modbus转换 333

6.1.7 应用注意 336

6.1.8 转化器测试 336

6.2 以太网与异步串口协议转换 337

6.2.1 通信拓扑的种类 337

6.2.2 常规应用详解 338

6.2.3 工程应用示例 342

6.2.4 模块介绍 344

6.2.5 ZNE模块接口电路设计 345

6.3 CAN与以太网协议转换 347

6.3.1 概述 347

6.3.2 产品硬件接口说明 349

6.3.3 快速使用说明 351

6.3.4 工作模式 355

6.3.5 ZNetCom软件配置 356

6.3.6 冗余功能介绍 363

6.3.7 CANET数据转换格式 367

思考题 368

第7章 船舶网络化监控系统 373

7.1 船舶网络化监控的硬件体系 373

7.1.1 船舶监控系统硬件体系 373

7.1.2 船舶监控系统以太网络架构及设备 375

7.1.3 船舶监控系统CAN网络架构及设备 377

7.2 船舶网络化监控的软件体系 379

7.2.1 软件总体架构与标准 379

7.2.2 人机接口技术 380

7.2.3 数据交换技术 382

7.2.4 监控组态软件 387

7.2.5 实时数据库 392

参考文献 394