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第1章 概论 1

1.1 过程控制系统 1

1.1.1 生产过程控制系统的演变 1

1.1.2 我国生产过程控制系统的发展概况 2

1.1.3 计算机过程控制系统的基本组成 3

1.2 智能仪器与自动测试系统 4

1.2.1 概述 4

1.2.2 自动测试系统的组成 4

1.2.3 智能仪器与个人仪器 5

1.3 测控总线与仪器通信技术举例 8

1.4 测控总线与仪器通信技术的基本内容 10

第2章 数据通信基础 12

2.1 数据通信的基本概念 12

2.1.1 信息 12

2.1.2 数据 13

2.1.3 信号 13

2.1.4 信道 13

2.2 数据通信系统的构成 14

2.3 传输方式 14

2.3.1 并行传输方式及串行传输方式 14

2.3.2 基带传输、载带传输与宽带传输 15

2.3.3 单工方式、半双工方式与全双工方式 15

2.4 编码 15

2.4.1 码元 15

2.4.2 内部码与通信码 16

2.4.3 编码与解码 16

2.5 复用技术 17

2.5.1 频分复用 17

2.5.2 时分复用 17

2.5.3 波分复用 17

2.6 交换技术 17

2.6.1 线路交换方式 17

2.6.2 报文交换方式和报文分组交换方式 17

2.6.3 报文分组交换方式的实现方法 18

2.7 同步技术 18

2.7.1 帧与帧同步 18

2.7.2 位同步 19

2.7.3 字符同步 19

2.8 差错控制方法 20

2.9 检错编码 21

2.10 拓扑结构 23

2.11 异步通信与同步通信 24

第3章 工业控制计算机网络 27

3.1 计算机网络概述 27

3.2 计算机网络体系结构 27

3.2.1 计算机网络体系结构概述 27

3.2.2 开放系统互连与OSI七层参考模型 29

3.3 ARQ协议及算法 32

3.4 滑动窗口流控制技术 33

3.5 面向字符的数据链路层通信协议 34

3.5.1 概述 34

3.5.2 字符格式及传输控制字符 35

3.5.3 报文分类和报文格式 36

3.5.4 控制数据链路的工作过程 37

3.6 面向比特的数据链路层通信协议 39

3.6.1 HDLC协议的几个基本概念 39

3.6.2 HDLC协议的帧格式 40

3.6.3 HDLC协议控制段（C）的分析和说明 41

3.7 局域网 43

3.7.1 局域网特点 43

3.7.2 局域网参考模型 44

3.7.3 局域网的存取控制方法 44

3.8 IEEE 802标准 48

3.8.1 IEEE 802标准的几点说明 48

3.8.2 逻辑链路控制协议 51

3.9 MAP及相关协议 54

3.9.1 MAP的基本内容 55

3.9.2 MAP的基本单元及组成 57

3.9.3 TOP协议 57

3.10 TCP/IP协议 59

3.10.1 TCP/IP结构模型 59

3.10.2 网际协议 60

3.10.3 传输控制协议 63

3.10.4 用户数据报协议 65

3.11 客户机／服务器模型及例程 66

3.11.1 客户机／服务器模式 66

3.11.2 WinSock套接字 67

3.11.3 阻塞与非阻塞 67

3.11.4 基本套接字的系统调用 68

3.11.5 异步选择机制 70

3.11.6 WinSock的启动和终止 71

3.11.7 WinSock的错误处理 72

3.11.8 基于WinSock的点-点通信程序设计 73

第4章 简单接口通信技术 78

4.1 I/O信道的两种基本形式 78

4.2 简单接口通信基本原理 78

4.3 简单接口通信的连接方式 79

4.3.1 主从式结构 79

4.3.2 星形结构 81

4.3.3 菊花链结构与环形结构 82

4.3.4 总线型结构 86

第5章 共享存储区通信技术 95

5.1 共享存储区的物理结构 95

5.1.1 公用总线方式 95

5.1.2 矩阵开关方式 96

5.1.3 多端口方式 96

5.1.4 总线窗口方式 97

5.2 共享存储区的逻辑结构 97

5.2.1 虚拟结构 98

5.2.2 信箱结构 98

5.2.3 通信池结构 99

5.3 共享存储区的分配与管理 99

5.3.1 判决器法 99

5.3.2 端口控制器法 100

5.3.3 本质型多端口存储器的裁决逻辑 101

5.3.4 总线窗口法 101

5.4 双端口存储器及其应用 101

5.4.1 双向传输的双端口存储器 101

5.4.2 单向传输的双端口存储器 103

5.5 交叉内存双通信池及其应用 105

5.5.1 双通信池的结构框图 105

5.5.2 双通信池的工作原理 105

5.5.3 数据桥及数据桥控制电路 106

5.5.4 地址桥及辅助电路 108

5.5.5 交叉内存双通信池应用举例 109

5.6 简易总线窗口 109

5.6.1 带简易总线窗口的双微机系统结构 110

5.6.2 总线开关 110

5.6.3 总线开关的控制逻辑 111

第6章 标准总线通信 114

6.1 总线、总线标准及标准总线 114

6.2 开放型系统 115

6.2.1 总线母板与总线插座 115

6.2.2 总线标准 115

6.2.3 总线仲裁 116

6.3 Multibus总线 118

6.3.1 Multibus总线的信号及定义 118

6.3.2 数据传送过程 120

6.3.3 禁止操作过程 121

6.3.4 中断操作过程 122

6.3.5 总线仲裁操作 122

6.4 STD总线 124

6.4.1 概述 124

6.4.2 STD总线的信号及其定义 125

6.4.3 STD总线标准的时序特性 127

6.4.4 中断优先权判别 128

6.4.5 总线优先级的仲裁 130

6.5 STD多微处理机系统 132

6.5.1 STD总线开放型系统的组织 132

6.5.2 STD多微处理机系统的通信机制 133

6.5.3 STD总线多微处理机控制系统应用举例 135

第7章 现场总线 139

7.1 概述 139

7.2 现场总线类型 139

7.3 CAN总线 141

7.3.1 概述 141

7.3.2 CAN总线基本特点 141

7.3.3 CAN的分层及帧格式 141

7.3.4 CAN总线通信介质访问控制方式 143

7.4 LON总线 144

7.4.1 概述 144

7.4.2 神经元芯片 145

7.4.3 LonWorks通信协议——LonTalk 148

7.4.4 LonWorks应用举例 153

第8章 仪器专用总线 155

8.1 引言 155

8.2 VXI总线 155

8.2.1 VXI系统的组成结构 155

8.2.2 VXI系统的总线结构 157

8.2.3 VXI总线器件及其通信协议 160

8.2.4 VXI总线仪器协议 163

8.3 PCI总线 165

8.3.1 PCI总线概述 165

8.3.2 PCI总线特点 166

8.3.3 PCI总线信号 167

8.3.4 PCI插槽和PCI扩展卡 170

8.3.5 PCI总线命令 170

8.3.6 PCI总线协议 171

8.3.7 PCI总线数据传输过程 175

8.3.8 PCI总线仲裁 178

8.3.9 PCI总线配置 179

8.3.10 PCI总线应用实例 185

8.4 PXI总线 189

8.4.1 PXI标准的组成 189

8.4.2 机械结构标准 189

8.4.3 电气技术标准 190

8.4.4 软件结构标准 190

8.4.5 一种基于PXI总线的通用测试分析系统 190

第9章 通用串行总线 194

9.1 USB体系结构 194

9.1.1 USB系统的描述 194

9.1.2 USB总线协议 196

9.1.3 错误检测与处理 196

9.1.4 USB设备的安装与卸载 196

9.2 USB通信协议 197

9.2.1 数据流种类 197

9.2.2 USB数据包格式 199

9.2.3 分组格式 202

9.2.4 事务 205

9.3 USB总线通信硬件设计 205

9.3.1 USB控制器固件程序设计 206

9.3.2 USB设备驱动程序设计 212

9.4 应用程序设计 222

9.4.1 USB动态链接库 222

9.4.2 功能函数 222

第10章 航空航天测控总线 227

10.1 引言 227

10.2 SpaceWire总线 227

10.2.1 SpaceWire总线特点 227

10.2.2 SpaceWire总线协议标准 228

10.2.3 SpaceWire节点接口设计 238

10.3 1553B总线 244

10.3.1 1553B总线概述 245

10.3.2 1553B总线接口功能 250

10.3.3 1553B总线接口整体设计 252

10.3.4 总线控制器（BC）的设计 253

10.3.5 远程终端（RT）的设计 264

10.3.6 总线监控器（MT）的设计 267

10.3.7 BC/RT/MT通用终端设计 269

第11章 无线通信技术及网络 270

11.1 概述 270

11.1.1 无线通信系统分类 270

11.1.2 无线通信的发展前景 271

11.2 无线通信的基本原理 272

11.2.1 无线电波的传播特性 272

11.2.2 调制解调技术 273

11.2.3 无线介质接入方案 274

11.3 射频系统及应用 277

11.3.1 无线通信射频系统概述 277

11.3.2 接收机 278

11.3.3 发射机 280

11.3.4 射频芯片nRF905及在无线影音监控系统中的应用 282

11.4 无线通信网络 284

11.4.1 无线广域网 284

11.4.2 无线城域网 285

11.4.3 无线局域网 285

11.4.4 无线个域网 287

11.4.5 Ad Hoc网络技术 288

11.5 蓝牙技术 291

11.5.1 蓝牙技术的概念 291

11.5.2 蓝牙网络拓扑 292

11.5.3 蓝牙协议栈 292

11.5.4 蓝牙系统结构 293

11.6 无线传感器网络 294

11.6.1 基本概念 294

11.6.2 无线传感器网络特点 295

11.6.3 无线传感器网络的体系结构 295

11.6.4 无线传感器网络的协议栈 296

11.6.5 无线传感器网络的应用前景 297

参考文献 299

附录 基于WinSock的客户／服务器通信编程源程序 301