测控总线及通信技术PDF电子书下载

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第1章 概论 1

1.1 工业控制系统的发展 1

1.1.1 工业控制系统 1

1.1.2 现场总线的发展及定义 5

1.2 现场总线的应用 6

1.3 现场总线技术的发展趋势 7

1.4 测控总线通信的基本内容 7

1.5 学习本门课程需要具备哪些基础 8

1.6 思政教育融入测控总线与通信技术课程 9

思考题 9

第2章 数据通信基础知识 10

2.1 数据通信的基本概念 11

2.1.1 基本术语 11

2.1.2 通信技术指标 13

2.2 数据通信方式 15

2.2.1 单片机串行数据通信方式 16

2.2.2 单片机串行数据通信的同步方式 16

2.3 数据编码技术 20

2.3.1 数字信号的模拟信号编码 20

2.3.2 数字数据的数字信号编码 22

2.4 数据传输 23

2.4.1 基带传输 23

2.4.2 宽带传输 23

2.4.3 频带传输 23

2.5 多路复用技术 23

2.5.1 频分多路复用 24

2.5.2 时分多路复用 24

2.5.3 波分多路复用 24

2.6 数据交换技术 25

2.6.1 电路交换 25

2.6.2 报文交换 26

2.6.3 分组交换 26

2.7 传输介质 27

2.7.1 同轴电缆 27

2.7.2 双绞线 27

2.7.3 光纤 28

2.7.4 无线介质传输 29

2.7.5 传输介质的选择 30

2.8 差错控制技术 30

2.8.1 概述 30

2.8.2 数据通信中的数据校验 31

本章小结 34

思考题 34

第3章 工业控制计算机网络基础知识 35

3.1 工业控制网络的发展 35

3.2 通用计算机网络概述 36

3.2.1 计算机网络的概念和功能 36

3.2.2 计算机网络的基本组成 36

3.2.3 计算机网络的拓扑结构 38

3.2.4 计算机网络的分类 41

3.3 计算机网络体系结构与协议 43

3.3.1 ISO／OSI参考模型 43

3.3.2 七层协议的作用 44

3.4 工业控制网络与普通计算机网络的区别 48

本章小结 49

思考题 50

第4章 UART串行通信总线 51

4.1 UART基本概念 51

4.2 TTL与CMOS逻辑电平 52

4.3 UART协议层 53

4.4 UART流控制 55

4.4.1 硬件流控制 55

4.4.2 软件流控制 56

4.5 UART接口标准规范 56

4.5.1 RS-232 56

4.5.2 RS-485 58

4.5.3 RS-423 59

4.5.4 RS-422 60

本章小结 61

思考题 61

第5章 MODBUS通信协议 62

5.1 MODBUS协议简介 62

5.2 PLC简介 63

5.2.1 主机 64

5.2.2 输入／输出（I／O）接口 64

5.2.3 电源 64

5.2.4 编程 65

5.2.5 输入／输出扩展单元 65

5.2.6 外部设备接口 65

5.2.7 PLC输入／输出接口类型 65

5.3 Modbus RTU协议帧格式 66

5.3.1 地址码 67

5.3.2 功能码 67

5.3.3 数据 67

5.3.4 CRC码 67

5.3.5 功能码 67

5.4 Modbus ASCII协议帧格式 72

5.4.1 Modbus ASCII与Modbus RTU的区别 72

5.4.2 两种模式帧结构对比 73

5.4.3 LRC（纵向冗长检测） 74

本章小结 74

思考题 74

第6章 现场总线CAN原理及应用技术 75

6.1 现场总线 75

6.1.1 什么是现场总线 75

6.1.2 现场总线控制系统 75

6.1.3 现场总线的发展 76

6.2 CAN总线简介 78

6.2.1 什么是CAN总线 78

6.2.2 CAN总线的特点 78

6.3 CAN局域网技术及其规范简介 79

6.4 CAN的分层结构 81

6.5 CAN总线中的逻辑电平 82

6.6 报文传送、帧格式和帧类型 83

6.6.1 报文传送 83

6.6.2 CAN总线的帧格式 83

6.6.3 CAN总线的帧类型 83

6.6.4 帧格式中各场的作用与实现 86

6.7 CAN总线仲裁过程和优先级的决定 88

6.7.1 CAN总线的仲裁过程 88

6.7.2 位仲裁 89

6.7.3 数据帧和远程帧的优先级 90

6.7.4 标准格式和扩展格式的优先级 90

6.8 报文重发与位填充 91

6.8.1 报文重发 91

6.8.2 位填充 91

6.8.3 发送节点的工作 92

6.8.4 接收节点的工作 92

6.9 错误帧的种类和错误处理 92

6.9.1 位错误 93

6.9.2 格式错误 93

6.9.3 错误帧的输出 93

6.9.4 错误处理机制 93

6.10 位定时与同步 94

6.10.1 位定时 94

6.10.2 位同步 96

6.11 CAN组网 99

本章小结 100

思考题 102

第7章 CAN总线控制器和驱动器介绍 104

7.1 CAN协议控制器SJA1000的特点和功能 105

7.1.1 SJA1000与PCA82C200的具体区别 105

7.1.2 SJA1000主要新增的功能 106

7.2 SJA1000的基本结构 106

7.2.1 SJA1000内部功能模块说明 108

7.2.2 SJA1000引脚功能和工作模式 109

7.3 SJA1000的BasicCAN模式 110

7.3.1 BasicCAN模式下的地址分配 110

7.3.2 BasicCAN模式下复位时各寄存器的值 111

7.3.3 BasicCAN模式下的寄存器介绍 114

7.4 CAN收发器PCA82C250／82C251 126

7.4.1 PCA82C250的主要特性 126

7.4.2 PCA82C250的硬件结构 126

7.4.3 PCA82C250的功能描述 127

本章小结 128

思考题 129

第8章 CAN总线智能节点的设计及CAN总线的应用 130

8.1 CAN总线系统智能节点设计 130

8.1.1 CAN网络节点结构和SJA1000应用结构图 130

8.1.2 CAN总线系统智能节点硬件电路设计 132

8.1.3 CAN总线系统智能节点软件设计 133

8.1.4 建立CAN通信的步骤和流程 134

8.1.5 CAN初始化程序的设计方法 134

8.1.6 CAN发送程序设计方法 137

8.1.7 CAN接收程序设计方法 139

8.2 CAN总线技术在多个领域的应用综述 141

8.2.1 在传感器技术及数据采集系统中的应用 141

8.2.2 在机器人网络互联中的应用 142

8.2.3 大型仪器设备 142

8.2.4 在工业控制中的应用 143

8.2.5 现场总线适配器在冷库计算机分布式控制系统中的应用 143

8.2.6 在智能居室和生活小区管理中的应用 144

本章小结 145

思考题 145

参考文献 146

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