測控系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)教程
定 價：26 元
叢書名：測控技術(shù)與儀器專業(yè)系列教材
- 作者：王先培，王泉德編著
- 出版時間：2004/7/1
- ISBN：9787307040793
- 出 版 社：武漢大學出版社
- 中圖法分類：TP274
- 頁碼：242
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《測控系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)教程》共9章，大體分為三部分，即基礎(chǔ)部分、測控系統(tǒng)通信部分和自動測試系統(tǒng)通信部分。第1章概論，介紹了基于通信技術(shù)的自動化系統(tǒng)、智能儀器、虛擬儀器、自動測試系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，測控系統(tǒng)通信研究的主要內(nèi)容。第2章為數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識，介紹了數(shù)據(jù)通信的基本概念、原理和方法等。第3章是簡單接口通信技術(shù)，介紹了基于微型計算機串行通信/并行通信接口技術(shù)在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用。第4章為共享存儲區(qū)通信技術(shù)，介紹了基于共享存儲區(qū)的CPU智能裝置的物理結(jié)構(gòu)，邏輯結(jié)構(gòu)，相關(guān)的技術(shù)、方法和實例。第5章是標準總線通信，主要介紹了Multibus、STD兩個工業(yè)常用標準總線，以及多CPU利用標準內(nèi)總線組成多微機系統(tǒng)的共性問題和實例。第6章為工業(yè)控制計算機網(wǎng)絡(luò)，主要介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念、通信協(xié)議，工業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)標準，TCP/IP協(xié)議，服務(wù)模型以及基于WinSock的模型實例。第7章為現(xiàn)場總線，主要介紹了現(xiàn)場總線的基本概念以及LonWorks技術(shù)和LON總線。第8章為GPIB總線，詳細介紹了GPIB的基本概念、原理和方法。第9章為儀器專用總線，介紹了CAMAC總線、VXI總線和PXI總線的組成、原理及結(jié)構(gòu)。
在信息技術(shù)高速發(fā)展的今天，自動化技術(shù)、自動測試技術(shù)已經(jīng)與計算機技術(shù)、通信技術(shù)高度地融為一體，傳統(tǒng)的自動化系統(tǒng)與自動測試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法已經(jīng)發(fā)生了根本性變化。傳統(tǒng)的基地集中式局部自動化的監(jiān)測控制系統(tǒng)已經(jīng)被以通信技術(shù)為核心的分散綜合自動監(jiān)測控制系統(tǒng)所取代，自動測試系統(tǒng)也由單點測試計量系統(tǒng)發(fā)展到以總線技術(shù)為基礎(chǔ)的多點測試計量的虛擬儀器系統(tǒng)以及以總線技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器系統(tǒng)。
測控系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)涉及生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)、自動測試系統(tǒng)（包括智能儀器、個人儀器、虛擬儀器）中所用到的通信技術(shù)，包括片內(nèi)總線通信技術(shù)、片間總線通信技術(shù)、內(nèi)總線通信技術(shù)、系統(tǒng)總線通信技術(shù)、標準總線通信技術(shù)、現(xiàn)場總線通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、儀器接口與總線通信技術(shù)等。
作者多年為測控技術(shù)及儀器、檢測技術(shù)及自動化裝置專業(yè)講授測控系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)課程。在綜合多位老師的講義及參考文獻的基礎(chǔ)上，匯編成此教材。教材適用于測控技術(shù)及儀器、自動化、機電一體化等專業(yè)的本科生教學。教學學時安排54學時。
本教材共9章，大體分為三部分，即基礎(chǔ)部分（第l、2章）、測控系統(tǒng)通信部分（第3、4、5、6、7章）和自動測試系統(tǒng)通信部分（第8、9章）。第1章概論，介紹了基于通信技術(shù)的自動化系統(tǒng)、智能儀器、虛擬儀器、自動測試系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，測控系統(tǒng)通信研究的主要內(nèi)容。第2章為數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識，介紹了數(shù)據(jù)通信的基本概念、原理和方法等。第3章是簡單接口通信技術(shù)，介紹了基于微型計算機串行通信／并行通信接口技術(shù)在測控系統(tǒng)中的應(yīng)用。第4章為共享存儲區(qū)通信技術(shù)，介紹了基于共享存儲區(qū)的多CPU智能裝置的物理結(jié)構(gòu)，邏輯結(jié)構(gòu)，相關(guān)的技術(shù)、方法和實例。第5章是標準總線通信，主要介紹了Muhibus、STD兩個工業(yè)常用標準總線，以及多CPU利用標準內(nèi)總線組成多微機系統(tǒng)的共性問題和實例。第6章為工業(yè)控制計算機網(wǎng)絡(luò)，主要介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念、通信協(xié)議，工業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)標準，TcP／IP協(xié)議，服務(wù)模型以及基于WinSock的模型實例。第7章為現(xiàn)場總線，主要介紹了現(xiàn)場總線的基本概念以及LonWorks技術(shù)和LON總線。第8章為GPIB總線，詳細介紹了GPIB的基本概念、原理和方法。第9章為儀器專用總線，介紹了CAMAC總線、VXI總線和PXI總線的組成、原理及結(jié)構(gòu)。
本教材的第1、2、3、4、8章由王先培編寫，第5、6、7章由王泉德編寫，第9章由陳小橋編寫，全書由王先培負責統(tǒng)編并定稿。本教材在編寫過程中。得到許多老師和同行的支持。特別要感謝武漢大學電子信息學院柯亨玉教授的不斷鼓勵和支持，以及測控技術(shù)與儀器系老師的幫助。黃天戍教授、李德識博士對本教材的內(nèi)容提出了許多修改意見。在文字編輯和圖形錄入方面。多位研究生付出了辛勤的勞動，在此一并表示感謝。
感謝武漢大學出版社對本教材出版所做的大量工作。
編者
2003年8月于武昌珞珈山
前言
第1章 概論
1.1 測控系統(tǒng)的概念
1.2 過程控制系統(tǒng)
1.3 智能儀器與自動測試系統(tǒng)
1.4 測控系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)舉例
1.5 測控系統(tǒng)通信的基本內(nèi)容
習題
第2章 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)
2.1 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)
2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的構(gòu)成
2.3 傳輸方式
2.4 編碼
2.5 復用技術(shù)
2.6 交換技術(shù)
2.7 同步技術(shù)
2.8 差錯控制方法
2.9 檢錯編碼
2.10 拓撲結(jié)構(gòu)
2.11 異步通信與同步通信
習題
第3章 簡單接口通信技術(shù)
3.1 I/O信道的兩種基本形式
3.2 簡單接口通信基本原理
3.3 簡單接口通信的連接方式
習題
第4章 共享存儲區(qū)通信技術(shù)
4.1 共享存儲區(qū)的物理結(jié)構(gòu)
4.2 共享存儲區(qū)的邏輯結(jié)構(gòu)
4.3 共享存儲區(qū)的分配與管理
4.4 雙端口存儲器及其應(yīng)用
4.5 交叉內(nèi)存雙通信池及其應(yīng)用
4.6 簡易總線窗口
習題
第5章 標準總線通信
5.1 總線、總線標準及標準總線
5.2 開放型系統(tǒng)
5.3 Multibus總線
5.4 STD總線
5.5 STD多微機系統(tǒng)
習題
第6章 計算機網(wǎng)絡(luò)
第7章 現(xiàn)場總線
第8章 GPIB總線
第9章 儀器專用總線
附錄
參考文獻
2.串行傳輸方式
串行傳輸方式是指在數(shù)據(jù)傳輸時一個數(shù)據(jù)編碼字符的所有位不是同時發(fā)送，而是按順序，一位接一位地在信道中被發(fā)送和接收。串行傳輸方式要求物理信道為串行總線。這種傳輸方式只需一條傳輸信道，簡單經(jīng)濟，容易實現(xiàn)。
2.3.2基帶傳輸、載帶傳輸與寬帶傳輸
1.基帶傳輸
凡按數(shù)字信號原碼進行的傳輸稱為基帶傳輸�；鶐鬏斨袀鬏�?shù)氖且幌盗蟹讲娒}沖信號。
2.栽帶傳榆
在一條物理信道上，把要傳輸?shù)囊宦窋?shù)字信號依附在另一載波信號上進行傳輸，這樣的傳輸方式稱為載帶傳輸。載帶傳輸傳送的是一路具有載波頻率的連續(xù)信號。把被傳信號依附在載波上稱為調(diào)制，把被傳信號從載波上卸下來稱為解調(diào)。常用的調(diào)制方法有調(diào)頻方式、調(diào)幅方式及調(diào)相方式。執(zhí)行調(diào)制與解調(diào)任務(wù)的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器（MODEM）。
3.寬帶傳輸
在一條物理信道上按順序傳輸多路數(shù)字信號，每種要傳輸?shù)臄?shù)字信號依附在指定頻率的載波信號上，用不同頻率段進行多路數(shù)字信號的傳輸，這樣的傳輸方式稱為寬帶傳輸。寬帶傳輸中同時傳輸?shù)氖菐捉M不同頻率的連續(xù)電信號。
2.3.3 單工方式、半雙工方式與全雙工方式
按照信號傳輸?shù)姆较蚣皶r間把傳輸方式分為單工方式、半雙工方式和全雙工方式。
1.單工方式
單工方式是指信號（不包括聯(lián)絡(luò)掛鉤信號）在信道中只能沿一個方向傳送，任何時候都不能改變傳輸方向。例如，無線電廣播和電視廣播、計算機向顯示器傳送數(shù)據(jù)等都屬單工方式。
2.半雙工方式
半雙工方式是指通信的雙方均具有傳輸與接收的能力，信道也具有雙向傳輸?shù)男阅埽谌我粫r刻，只能沿一個方向傳輸消息。半雙工方式多采用雙線制。這種方式特別適宜于會話式通信。
3.全雙工方式
全雙工方式是指信號在通信雙方之間可沿兩個方向同時傳送，任何一方在同一時刻既能發(fā)送又能接收信息。全雙工方式大多采用四線制。
2.4編碼
2.4.1碼元
二進序列中的每一位稱為一個碼元，它只有0和1兩種狀態(tài)。表示0和1兩種狀態(tài)的電脈沖波形（即碼元波形）可以有多種形式。不同的碼元波形形成不同的編碼。
圖2.2表示了幾種常用的碼元波形及編碼。 （a）為單極性不歸零碼。單極性表示0，1兩種狀態(tài)均為正電平。不歸零是指碼元連續(xù)發(fā)送，中間無歸零間隔。（b）為雙極性不歸零碼。雙極性表示0，1兩種狀態(tài)分別取負電子及正電子。（c）為單極性歸零碼。即0、1兩種狀態(tài)均為正電子，在碼元之間夾有歸零間隔。（d）為雙極性歸零碼。即0、1兩個狀態(tài)分別取正負電子，但都必須返回到零狀態(tài)，碼元之間有歸零間隔。（e）為曼徹斯特碼。這種編碼的每一位中間有一個跳變，從高到低的跳變表示1。反之表示0。（f）為差分碼。碼元為0時，電子改變極性。碼元為1時，電子不改變極性。電子極性的改變有不同的用途：可以用于抗干擾，提高通信的可靠性；可以用于同步；也可以用于差錯控制等。
2.4.2 內(nèi)部碼與通信碼
在計算機內(nèi)使用的編碼稱為內(nèi)部碼。在計算機與外部設(shè)備（包括其他計算機）之間交換數(shù)據(jù)所使用的編碼稱為通信碼。
2.4.3 編碼與解碼
把內(nèi)部碼碼元波形變換為通信碼碼元波形的過程稱為編碼。解碼是編碼的逆向過程，它把計算機外部接收來的信息變換成內(nèi)部碼及其碼元波形。通過應(yīng)用程序可方便地實現(xiàn)內(nèi)部碼與通信碼的互換，而碼元波形的變換，用簡單電路即可完成。
2.5 復用技術(shù)
在實際的通信系統(tǒng)中，經(jīng)常需要在兩地之間同時傳遞多路信號。這時就需要運用多路復用技術(shù)，在一條高速線路上。傳遞多路低速信號。復用技術(shù)可分為頻分復用、時分復用和波分復用。
2.5.1 頻分復用
頻分復用是把一條物理信道的頻帶分割成若干個互不重疊的小頻段，將每個小頻段當成一個子倌道，傳送與該頻段相應(yīng)的載波信號，這樣就使一條物理信道變?yōu)槿舾蓷l子信道。從而實現(xiàn)了復用。
2.5.2 時分復用
時分復用是把一條物理信道的使用權(quán)按時間段分隔開來，一段時間內(nèi)信道歸一對通信雙方使用，另一段時間內(nèi)歸另一對通信雙方使用。這樣一來，就使一條物理倌道變?yōu)槿舾蓷l子信道。從而實現(xiàn)了復用。
2.5.3 波分復用
波分復用是把一條物理信道的使用權(quán)按若干碼元波形分割開來，一段波形對應(yīng)一對通信雙方。這樣使一條物理信道變成若干條子信道，從而實現(xiàn)了復用。
2.6 交換技術(shù)
在數(shù)據(jù)通信中通常采用三種數(shù)據(jù)交換方式：線路交換方式、報文交換方式、報文分組交換方式。
2.6.1 線路交換方式
線路交換方式是指在需要通信的兩臺微機之間建立起一條實際的物理連接，再在這條實際的物理鏈路上交換數(shù)據(jù)。線路交換方式把通信分為線路建立、數(shù)據(jù)通信、線路拆除三個階段。
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