2012现场总线试题
一、填空题
1、当CAN总线系统任意两节点间的最大传输距离为10000米时，传输速率为_____5kbps_______。当CAN总线系统传输速率为1000kbps
时，两节点间的最大传输距离___40m_________。
2、CAN总线报文传送由4种不同类型的帧表示，分别是数据帧、远程帧、错误帧、超载贞______，其中数据帧与远程帧的区别是，远程帧
的RTR位为______隐性/（1）___。
3、以太网与现场总线整合的方案分三种即__________、网关和代理服务器法和重建法。
4、CAN总线两端应加终值电阻，其值为___120n_______。
6、DeviceNet定义的通用对象包括标识对象、消息路由对象、______Devienet对象____和连接对象。
7、高速CAN收发器TJA1050有两种工作模式：高速模式和静音模式，如果将S引脚连接到VCC，则可以进入到_静音模式________。
8、DeviceNet网络最多允许_______64___ 个节点，网络通信采用_____生产者和消费者___________模型。
9、标准格式的CAN数据帧，不计填充位，最短为44位，最长为108位。若计填充位，最短为44位，最长为132位。
10、在CAN总线中存在5种不同的错误类型，即：位错误、填充错误、CRC错误、形式错误、应答错误。
11、CAN总线在传输速率为5kbps及其以下时，传输距离可达10Km；传输距离在40m及其以下时，传输速率可达1Mbps。
12、CAN总线数据帧由7个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC场、应答场、帧结束。
13、在CAN总线中存在5种不同的错误类型，即：__位错误________、填充错误、CRC错误、形式错误和______应答错误____。
14、SJA1000有两种不同的协议模式，即BasicCAN模式和________PeliCAN_______。
15、DeviceNet支持的传输速率为125kbps、________150kbps_____和500bps。
16、PCA82C250的引脚8接地进入高速模式；引脚8接至____高电平___________进入低电流待机模式。
17、CAN总线数据帧由7个不同位域组成即：帧起始、________仲载域_____、控制域、数据域、______CRCP域_______、应答域和帧结
尾。
18、在PeliCAN模式下，接收缓冲区和发送缓冲器结构相同，并且__内部RAM________也相同。读操作访问______接收缓冲区_______，
写操作访问发送缓冲器。
19、CANopen协议中采用____11______位标识符，其默认的标识符分配方案称为预定义连接。
二、选择题（本题10分，每题1分）
1、CAN总线使用的数据编码是（ B ）。
A. 归零码（RZ）
B.非归零码（NRZ）
C. 曼彻斯特编码
D. 差分曼彻斯特编码
2、OSI通信模型中七层都具有的现场总线是（ A ）。
A. LonWorks
B. CAN
C. DeviceNet
D. HAR T
3、在CAN总线2.0B技术规范中，扩展帧具有的标识符位数为（ D ）。
A. 8位
B. 11位
C. 15位
D. 29位
4、ISO11898对CAN总线典型电平规定如下，正确的是（ B ）。
A. 显性：V CAN–H＝V CAN–L＝2.5V，V diff =0V；隐性：V CAN–H＝3.5V,V CAN–L=1.5V, V diff =2V。
B. 隐性：V CAN–H＝V CAN–L＝2.5V，V diff =0V；显性：V CAN–H＝3.5V,V CAN–L=1.5V, V diff =2V。
C. 显性：V CAN–H＝1.75V,V CAN–L=3.25V, V diff =-1.5V；隐性：V CAN–H＝4V，V CAN–L＝1V，V diff =3V。
D. 隐性：V CAN–H＝1.75V,V CAN–L=3.25V, V diff =-1.5V；显性：V CAN–H＝4V，V CAN–L＝1V，V diff =3V。
5、属于独立CAN控制器芯片的是（ C ）。
A. C8051F040
B. P8Xc591
C. SJA1000
D. LPC2000
6、CAN总线中，若具有下列报文ID的4个标准格式数据帧争用总线，胜出的是（ C ）。
A. 11001100001b
B. 11001101001
C. 11001000001
D. 11001000010
7、CANopen协议支持（ B ）位标识符。
A. 12
B. 11
C. 29
D. 32
8、SJA1000对控制段寄存器初始化工作在（ D ）下进行的。
A. BasicCAN模式
B. PeliCAN模式
C. 工作模式
D. 复位模式
9、（ B ）总线即传输数字信号又可传输模拟信号。
A. FF
B. CAN
C. DeviceNet
D. HAR T
10、DeviceNet是基于连接的网络，下列属于报文组1的连接标识符（CID）是（ A ）。
A. CID=300 hex
B. CID=400 hex
C. CID=500 hex
D. CID=600 hex
11、SJA1000进入睡眠模式，下列说法错误的是（ D ）。
A. 睡眠模式位为1
B. 没有总线活动
C. 无中断
D. 发送数据
12、SJA1000发送数据时，帧信息为88H，则发送缓冲区占用（ A ）个字节。
A. 13
B. 11
C. 5
D. 3
13、DeviceNet总线两端应加终端电阻，其标准阻值为（ B ）。
A. 75Ω
B. 120Ω
C. 200Ω
D. 330Ω
14、CAN控制器接口PCA82C250的CAN总线系统，总线至少可连接（C ）个节点。
A. 32
B. 64
C. 110
D. 127
15、ISO11898标准支持最高传输速率为（ D ）。
A. 5Kbps
B. 125Kbps
C. 500Kbps
D. 1Mbps
16、下列现场总线中，支持电力线传输的是（ A ）。
A. Profibus
B. CAN
C. DeviceNet
D. LonWorks
17、通信方式按照信息的传输方向分类，不正确的是（ D ）。
A. 单工方式
B. 半双工方式
C. 全双工方式
D.异步方式
18、通过复制位信号和延伸网段长度的网络设备是（ C ）。
A. 网关
B. 路由器
C. 中继器
D.网桥
19、下列OSI模型中的（B）不属于DeviceNet的通信模型。
A. 物理层
B. 网络层
C. 应用层
D.数据链路层
20、在CAN总线中，当错误计数值大于（ A ）时，说明总线被严重干扰。
A. 96
B. 127
C. 128
D. 255
21,’使用晶振频率为16MHz的独立CAN控制器SJA1000，若BTR0=01Hex，BTR1=1Chex，则由其所决定的位速率是：（C）1Mbps/ 500kbps/ 250kbps/ 125kbps
22.SJA1000是：答案：（D）
A.CAN控制器接口芯片
B.CAN控制器驱动芯片
C.在片CAN控制器芯片
D.独立CAN控制器芯片
三、简答题（本大题共5题，每题6分，计30分）
1.简述现场总线定义，并列举出几种典型现场总线（至少列举5种）？
根据国际电工委员会IEC标准和现场总线基金会FF的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。
2. SJA1000为单滤波器配置时，对于标准帧和扩展帧过滤的信息分别是什么？（教材62页）
3．简述CAN总线遵守得同步规则是什么？
4. CANopen协议中CAL定义了哪些应用层服务？
5．简述现场总线采用什么技术来保证实时性？
计算机通信技术，计算机通信基本功能是可靠地传递信息，并及时处理并正确使用所传信息。
1、模式寄存器(MOD)设工作在复位模式；（注：1~3小题用51单片机的汇编语言编程）(教材47页)
2、时钟分频寄存器(CDR)选择PeliCAN模式，关闭时钟输出； (教材58页)
3、命令寄存器(CMR)要求启动发送请求； (教材49页)
4、CAN总线的位填充规则是什么？当要发送数据为1000000010时，写出经位填充规则后的数据序列？ (教材23页)
5、画出数据为010********的NRZ编码及曼彻斯特码的波形图。
（曼彻斯特：规则存在连续码元，发生跳变）
五、计算题（本题共2题，每题10分，计20分）
t及CAN总线的传输速率
1、CAN控制器SJA1000的晶振是16MHz，BTR0设置为00H，BTR1设置为1CH，计算同步跳转宽度
SJW
2、试用CRC(7,4) 对D(X)=1010, 进行编码，给定生成多项式G(X)=x3+x+1,求
（1）CRC(7,4)编码C(X)
（2）若在传送过程中发生了错误，接收方收到的C(X)=1000011，试根据下表判断是第几位出错？
三、简答题（本大题共5题，每题6分，计30分）
1、简述CAN总线的特点是什么？
1.CAN 总线接口芯片支持8位、16位CPU，许多嵌入式微处理器都集成了CAN通信控制器；
2.CAN总线具有国际标准，即ISO-11898；
3.CAN可以多主方式工作，网络上任意一个节点均可以在任意时刻、主动地向网上其他节点发送信息而不分主从，通信方式灵活；
4.CAN网络上的节点可分成不同的优先级，满足不同的实时要求；
5.CAN采用非破坏性总线仲裁技术；
6.CAN可以点对点、一点对多点及全局广播的方式传送和接收数据；
7.CAN直接通信距离最远可达10km/5kbps,通信速率最高可达1Mbps/40m；
8.CAN采用短帧结构，每一帧的有效字节数为8个；
9.CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭总线的功能，即切断它与总线的联系；
10.CAN每帧信息都有CRC校验及其他检错措施；
11.通信介质采用廉价的双绞线，无特殊要求；
12.用户接口简单，编程方便，很容易构成用户系统。
2、CAN总线数据链路层的LLC与MAC子层的功能格式什么？
3、SJA1000为双滤波器配置时，对于标准帧和扩展帧过滤的信息分别是什么？（教材64页）
4、简述DeviceNet总线中I/O报文与显式报文的区别？
5、HART协议参照ISO模型的1、2、7层，主要特征是什么？
四．综合题（共5题，每题6分，计30分）
1、输出寄存器(OCR)要求设置正常输出模式； (教材58页)
2. 请根据CAN2.0A规范，推导其数据帧在考虑位填充情况下得最大位数计算公式。
答：不考虑位填充情况下，CAN2.0A数据帧格式如下：
帧起始（1位）+标识符（11位）+RTR位（1位）+保留位（2位）+数据长度码（4位）+数据场（0-64位）+CRC序列（15位）+CRC 界定符（1位）+ACK间隙（1位）+ACK界定符（1位）+帧结束（7位）
其中，CRC界定符、应答场、帧结束有固定格式，不参加位填充。
按CAN规范，发送数据帧时，发送器在数值相同的5个连续位后会填充1位补码。可以知道，当数据帧具有类似下列模式时，填充位数最多：1111100001111000011110000……
经总结，可以给出公式：44+8s+[(34+8s-1)/4]
其中：s为数据场字节数，[ ]代表只取整数部分。
3．为什么CAN总线在位速率为1Mbps时，最大传输距离只有40米？
（1）CAN总线要求发送器在发送每一位的同时，都要监视总线电平，用以确定是否发送器竞争失败，是否总线发生了位错误，是否获得而来应答。这都需要在1位时间内完成。1Mbps时，位时间为1微秒。
（2）已知铜导线中电信号的传播速度是光速的2/3，1微秒内可以在总线上跑200米，由于要做折返跑，所以总线距离不能超过100米；（3）考虑到可靠采样以及需留下一定的信息处理时间的问题，一般采样点设在位时间的50%左右，所以最大传输距离还要减半，即为50 米。
（4）还要考虑发射器延时、接收器延时，总线的最大传输距离还要打折扣，故定为40米。
1.模拟信号和数字信号
模拟信号是指信号的因变量对时间的取值是连续变化的信号。数字信号是指信号的因变量不随时间连续变化的信号通常表现为离散的脉冲形式。
2.通信方式有几种？串行通信，并行通信
3.通信系统由哪几部分组成?各自具有什么功能?
通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输媒介几部分组成。
信息源和接收者是信息的产生者和使用者
发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号，送往传输媒介。传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。它可以是无线的，也可以是有线的(包括光纤)。有线和无线均有多种传输媒介，如电磁波、红外线为无线传输介质，各种电缆、光缆、双绞线等为有线传输介质。
接收设备的基本功能是完成发送设备的反变换，即进行解调、译码、解密等。它的任务是从带有干扰的信号中正确恢复出原始信息来，对于多路复用信号，还包括解除多路复用，实现正确分路。
4.通信方式按照信息的传输方向分为哪几种?
单工 (simplex)方式；半双工(Half duplex)方式；全双工 (Full duplex)方式
5.通信的传输模式分为哪几种?
基带传输载波（带）传输宽带传输异步转移模式ATM
6.在载带传输中有哪几种常用的数据表示方法？
调幅方式、调频方式、调幅方式
7.在数据通讯系统中，通常采用哪几种数据交换方式?
线路交换方式报文交换方式报文分组交换方式
8.比较通信系统中的几种拓扑结构。
星型结构：在星形拓扑中，每个站通过点-点连接到中央节点，任何两站之间通信都通过中央节点进行。中央节点的结构显得比较复杂，对其要求较高。
环型结构：通过中继器进行点-点连接，构成一个封闭的环路。中继器接收前驱站发来的数据，发往后继站。链路是单向的，工作站需有较复杂的网路处理功能。
总线型结构：在总线拓扑中，传输介质是一条总线，工作站通过相应硬件接口接至总线上。一个站发送数据，所有其它站都能接收。
9. 介质访问控制方式主要有哪两种?说明各自的含义。
1.CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测) 。载波监听CSMA的控制方案是先听再讲。一个站要发送，首先需监听总线，以决定介质上是否存在其他站的发送信号。如果介质是空闲的，则可以发送。如果介质是忙的，则等待一定间隔后重试。
2.令牌访问控制方式。令牌方式是一种按一定顺序在各站点传递令牌(Token)的方法。谁得到令牌，谁才有发报权。
10.什么样的现场设备可以作为现场控制网络节点？举出几个例子。
具有计算与通信能力的测量控制设备可以作为现场控制网络节点。例如限位开关、感应开关等各类开关；条形码阅读器；光电传感器；温度、压力、流量、物位等各种传感器、变送器；可编程逻辑控制器PLC； PID等数字控制器；各种数据采集装置等。
11.现场控制网络完成哪些通信任务？
1.将现场运行的各种信息(现场设备的运行参数、状态以及故障信息等)传送到远离现场的控制室；
2.又将各种控制、维护、组态命令等送往位于现场的测量控制现场设备中；
3.现场级控制设备之间数据联系与沟通；
4.还要在与操作终端、上层管理网络的数据连接和信息共享中发挥作用。
12. ISO/OSI参考模型为哪7层？各层的主要功能是什么？
ISO/OSI的7层参考模型包括：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
物理层(physical layer)主要是处理机械的、电气的和过程的接口，以及物理层下的物理传输介质等问题。
数据链路层(data link layer)的主要任务是加强物理层传输原始比特的功能，使之对网络层显现为一条无错线路。
网络层(network layer)关系到子网的运行控制，其中一个关键问题是确定分组从源端到目的端如何选择路由。
传输层(transport layer)的基本功能是从会话层接收数据，并且在必要时把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。
会话层(Session layer)允许不同机器上的用户建立会话 (session)关系。
表示层 (presentation layer)完成某些特定功能，例如用一种大家一致同意的标准方法对数据编码。
应用层 (application layer)包含大量人们普遍需要的协议。
13.常用的网络互联设备有哪些？各自对应OSI参考模型的哪一层？
1.物理层使用中继器 (Repeater)，通过复制位信号延伸网段长度
2.数据链路层使用网桥 (bridge)，在局域网之间存储或转发数据帧
3.网络层使用路由器 (Router)在不同网络间存储转发分组信号
4.传输层及传输层以上，使用网关 (gateway)进行协议转换，提供更高层次的接口
1、工业控制系统的发展分为几个阶段？
工业控制系统大致经历了基地试仪表控制系统、集中式数字控制控制系统、集散控制系统、现场总线控制系统等几个主要阶段。每个阶段
的控制系统在结构上都有明显的改进，都有一种标志性的设备。
4、PROFIBUS由哪三个兼容部分组成？各自应用的行业有哪些？
包括PROFIBUS-PA、FMS、DP三个部分，PROFIBUS通信模型参照了ISO/OSI参考模型的第1层（物理层）和第2层（数据链路层），其中FMS还采用了第7层（应用层）,另外增加了用户层，PROFIBUS-PA可以用在有爆炸危险区域内连接本质安全型的现场仪表；PROFIBUS-FMS 主要用于车间级通用的控制及通信任务；PROFIBUS-DP主要用于现场级控制系统与分布式I/O及其他现场级设备直接的通信。
5. FF总线特点。
可以工作在生产现场，并能适应本质安全防爆的要求，还可以通过传输数据的总线为现场设备提供工作电源。传输速率的典型值为31.25kbit/s。
6. 基金会现场总线通信模型只具备ISO/ OSI参考模型中的哪几层？它们各自的作用是什么？
基金会现场总线的参考模型只具备了ISO/OSI参考模型七层中的三层，即物理层、数据链路层和应用层，并在原有ISO/OSI参考模型第七层应用层之上增加了用户层。
物理层规定了信号如何发送;数据链路层规定如何在设备间共享网络和调度通信;应用层则规定了在设备间交换数据、命令、事件信息以及请求应答中的信息格式。用户层则用于组成用户所需要的应用程序，如规定标准的功能块、设备描述，实现网络管理、系统管理等。
7、HART协议参照ISO模型的1、2、7层，主要特征是什么？（参考教材10页）
1.物理层2数据链路层3.应用层。
8、现场总线与一般计算机通信的区别？
1.功能不同
2.性能指标的差异3．网络结构的不同
1.介绍CAN总线位的数值表示，并说明任意两点间的最大距离。
答: ○1
图 1 总线位的数值表示
○2
表 1 CAN总线系统任意两节点之间的最大距离
2.详述CAN总线报文的帧结构?
答：在报文传输时，不同的帧具有不同的传输结构，下面将分别介绍四种传输帧的结构，只有严格按照该结构进行帧的传输，才能被节点正确接收和发送。
○1数据帧由七种不同的位域(Bit Field)组成：帧起始(Start of )、仲裁域(Arbitration Field)、控制域(Control Field)、数据域(DataField)、CRC域(CRC Field)、应答域(ACK Field)和帧结尾(End of )。数据域的长度可以为0～8个字节。
（2）错误帧错误帧由两个不同的域组成：第一个域是来自控制器的错误标志；第二个域为错误分界符。
1)错误标志：有两种形式的错误标志。
(3) 远程帧远程帧也有标准格式和扩展格式，而且都由6个不同的位域组成：帧起始、仲裁域、控制域、CRC域、应答域、帧结尾。与数据帧相比，远程帧的RTR位为隐性，没有数据域，数据长度编码域可以是0～8个字节的任何值，这个值是远程帧请求发送的数据帧的数据域长度。当具有相同仲裁域的数据帧和远程帧同时发送时，由于数据帧的RTR位为显性，所以数据帧获得优先。发送远程帧的节点可以直接接收数据。
(4) 过载帧过载帧由两个区域组成：过载标识域及过载界定符域。下述三种状态将导致过载帧发送：
1)接收方在接收一帧之前需要过多的时间处理当前的数据(接收尚未准备好)； 2)在帧空隙域检测到显性位信号；
3)如果CAN 节点在错误界定符或过载界定符的第8位采样到一个显性位节点会发送一个过载帧。 3.CAN 总线的标准位时间结构都包括什么？ 同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2
1.独立CAN 控制器SJA1000采用BASICCAN 模式，其接收滤波公式是：
（ID.10～ID.3）先和（AC.7～AC.0）按位同或，在和（AM.7～AM.0）按位或，若值为0XFF ，则接收。 2. CAN 总线两端应加终值电阻，其值为？ 120欧姆。
3.在CAN 总线中，已知总线定时寄存器0的控制字为53H 和总线定时寄存器1的控制字为2FH ，采用16M 晶振，试计算（1）同步调转宽度tsjw ；（2）时间段1 TSEG1，时间段2 TSEG2 （3）总线的波特率。 解：（1）由总线定时器0各控制字位
M
t clk 161=
()M
Brp Brp Brp Brp Brp Brp t t clk scl 5.210.1.22.43.84.165.322=
++?+?+?+?+?=()M sjw sjw t t scl sjw 5
10.1.2=
++??=s
（2）由和总线定时器1的各控制字位
M t t scl syn 5.21=
?=s
()M Tseg Tseg Tseg Tseg t t scl tseg 4010.11.122.143.181=
++?+?+?=s
()M Tseg Tseg Tseg t t scl tseg
5
.710.21.222.242
=
++?+?=s
(3)所以总线的波特率为
M t t t t tseg tseg
syn 50
12
=
++=
s
kb M t
Baud /2050
1==
=
4. 请根据CAN2.0A 规范，推导其数据帧在考虑位填充情况下得最大位数计算公式。
5.CAN 总线的独立控制器SJA1000的基本应用电路图？（参考教材66页图3-10）
6. 独立控制器SJA1000的初始化流程及程序？（参考教材67页）
7.为什么CAN 总线在位速率为1Mbps 时，最大传输距离只有40米？ 第4章 常用CAN 总线收发器
1、简述CAN 总线的非破坏性逐位仲裁机制。
答：当多个节点同时开始向总线发送报文时，通过逐一比较发送位与监听到的位，发送较低优先级报文的节点会主动停止发送，而发送最高优先级报文的节点不受任何影响地继续发送报文。
2、如何区分CAN 总线的标准格式数据帧、标准格式远程帧、扩展格式数据帧、扩展格式远程帧？
答：对于标准格式数据帧，11位标识符后是2个显性位；对于标准格式远程帧，11位标识符后是一个隐性位和一个显性位。据此可将标准格式数据帧与标准格式远程帧分开。对于扩展格式数据帧、扩展格式远程帧，11位标识符后为两个隐性位，据此可将扩展格式数据帧、扩展格式远程帧与标准格式数据帧、标准格式远程帧分开。而扩展格式数据帧、扩展格式远程帧之间可由扩展ID 后的RTR 位分开：扩展
格式数据帧中RTR位为显性位，扩展格式远程帧中RTR位为隐性位。
3、PCA82C250的三种工作方式都是什么？如何实现？（参考教材74页）
第6章CAN的应用层协议
第7章基于CAN总线的监控系统设计
分析综合题
1、CAN现场总线的发送器和接收器均使用SJA1000，采用CAN2.0A规范，发送器发送的4个报文的ID分别为：
（1）11001100001；（2）11001101001；（3）11001000001；（4）11001001001。
欲使接收器只接收报文（1）、（3），应如何设置接收器SJA1000的ACR和AMR？
答：SJA1000采用CAN2.0A规范，其接收滤波公式为报文ID的ID.10-ID.3先与ACR的AC.7-AC.0按位同或，所得8位二进制数再与AMR的AM.7-AM.0按位或，最终的结果如果为二进制数11111111，则具有该ID的报文被接收，否则拒收。报文ID的ID.2-ID.0不参与接收滤波。观察上述四个报文ID，并经验算得知ACR=11001100（二进制）、AMR=00000100（二进制）为本题的一个易见解。
3、CAN节点使用SJA1000，振荡器频率为16MHz，若使波特率为1Mbps，如何设置SJA1000的BTR0和BTR1？
BTR0各位为：
SJW.1/ SJW.0/BRP.5/BRP.4/BRP.3/BRP.2/BRP.1/BRP.0
BTR1各位为：
SAM/TSEG2.2/TSEG2.1/TSEG2.0/TSEG1.3/TSEG1.2/TSEG1.1/TSEG1.0
因tCLK=1/fXTAL=1/16M=62.5纳秒，
则CAN系统时钟tscl =2 tCLK BRP=125BRP纳秒。
若使波特率为1Mbps，则每一位的位时间T须为1微秒（即1000纳秒），令其含有p（8-25的整数）个CAN系统时钟，则应使125*p*BRP=1000，故波特率预引比例因子BRP=1，p=8。
因BRP=32BRP.5+16BRP.4+8BRP.3+4BRP.2+2BRP.1+BRP.0+1，
故BRP.5-BRP.0各位皆应为0。
可取同步跳转宽度（不应超过下文的pTSEG1或pTSEG2）SJW为1，则SJW.1-SJW.0各位皆应为0。
故解得BTR0=0x00。
因波特率为1Mbps，属高速总线，所以应采用1次采样，SAM取值0。
因每一位时间T=tSYNCSEG+tTSEG1+tTSEG2，
所以有：p=pSYNCSEG+pTSEG1+pTSEG2
8=1+ pTSEG1+pTSEG2
可令pTSEG1=5，pTSEG2=2
则TSEG2.2=0、TSEG2.1=0、TSEG2.0=1
TSEG1.3=0、TSEG1.2=1、TSEG1.1=0、TSEG1.0=0
故解得BTR1=0x14。
所以BTR0=0x00、BTR1=0x14为本题的一组解。
（另外，本题还可有其它解，BTR0、BTR1可分别为0x00、0x23；0x40、0x14；0x40、0x23；0x80、0x23。）
4、一个设备，需以250微秒为周期，每次发送8个字节的I/O数据到DeviceNet总线上，请为其选择合理的总线通信速率。若使用SJA1000独立CAN控制器，晶振频率为16MHz，请设计出BTR0和BTR1的值。
答：根据题意，若满足要求，DeviceNet总线通信速率应不小于444kbps（即111x1000000÷250），因为DeviceNet只使用125kbps、250 kbps、500 kbps三种通信速率，故只有选择500kbps，才能满足要求。
BTR0各位为：
SJW.1/ SJW.0/BRP.5/BRP.4/BRP.3/BRP.2/BRP.1/BRP.0
BTR1各位为：
SAM/TSEG2.2/TSEG2.1/TSEG2.0/TSEG1.3/TSEG1.2/TSEG1.1/TSEG1.0
因tCLK=1/fXTAL=1/16M=62.5纳秒，
则CAN系统时钟tscl =2 tCLK BRP=125BRP纳秒。
若使波特率为500kbps，则每一位的位时间T须为2微秒（即2000纳秒），令其含有p（8-25的整数）个CAN系统时钟，则应使125*p*BRP=2000，故波特率预引比例因子BRP=1，p=16。
因BRP=32BRP.5+16BRP.4+8BRP.3+4BRP.2+2BRP.1+BRP.0+1，
故BRP.5-BRP.0各位皆应为0。
可取同步跳转宽度（不应超过下文的pTSEG1或pTSEG2）SJW为1，则SJW.1-SJW.0各位皆应为0。
故解得BTR0=0x00。
因波特率为500kbps，属高速总线，所以应采用1次采样，SAM取值0。
因每一位时间T=tSYNCSEG+tTSEG1+tTSEG2，
所以有：p=pSYNCSEG+pTSEG1+pTSEG2
16=1+ pTSEG1+pTSEG2
可令pTSEG1=13，pTSEG2=2
则TSEG2.2=0、TSEG2.1=0、TSEG2.0=1
TSEG1.3=1、TSEG1.2=1、TSEG1.1=0、TSEG1.0=0
故解得BTR1=0x1C。
所以BTR0=0x00、BTR1=0x1C为本题的一组解。（本体答案不唯一，还有其它解）
1.CAN BOSCH公司设计的。
2. CAN总线的主要特点？
1. 多主方式工作。网络上任一节点均可在任意时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。
2. 网络上的节点信息分成不同的优先级，可满足不同的实时要求。
3. 非破坏性总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点会主动地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继续传输数据，从而大大节省了总线冲突仲裁时间。
4. 采用报文滤波。即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接收数据，无需专门的“调度”。
5.节点数主要取决于总线驱动电路，可达110个。
6.采用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。
7.每帧信息都有CRC校验及其他检错措施，保证了数据出错率极低。
3. CAN的通信模型只采用了ISO/OSI模型中的物理层和数据链路层。
4.CAN总线具有两种逻辑状态：隐形和显性。
5.CAN的最大传输速率：1Mbit/s；最远传输距离：10KM。
6. 数据链路层包括：逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）
7. 报文传送由哪4种不同类型的帧表示和控制？
数据帧携带数据由发送器至接收器；远程帧通过总线单元发送，以请求发送具有相同标识符的数据帧；出错帧由检测出总线错误的任何单元发送；超载帧用于提供当前的和后续的数据帧的附加延迟。
8、请列举4类现场总线设备。基金会现场总线、LonWorks、Profibus、CAN、HART、RS-485。
9、请列写几种数据编码波形,并画出其典型波形图
9、简述
RS-485传输技术的基本特征。
网络拓扑：线性总线，两端有有源的总线终端电阻； 传输速率： 9.6kbit/s —12Mbit/s ；
介质：屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件（EMC ）； 站点数：每段32站（无中继），127站（有中继）； 插头连接：9针D 型插头
现场总线复习题题
一、概念题 1、现场总线 现场总线是指安装在制造或过程区域的现场设备与控制室内的自控制装置 之间数字式、串行、多点通信的数据总线。 2、模拟数据编码 用模拟信号的不同幅度、频率、相位来表达数据的0、1状态。 3、数字数据编码 用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的0、1状态。 4、单极性码 信号电平是单极性的。 5、双极性编码 信号电平为正、负两种极性的。 6、归零码（RZ） 归零码在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的编码。可以很方便地确定每个码元的界限和信号电平。 7、非归零码（NRZ） 非归零码在整个码元时间内维持有效电平。如果两个码元数据相同（例如都是1），则电平保持不变。而这种情况下要求区分每个码元的 电平就必须对每个码元的占用时间做精确确定。否则，就会带来不同步 的问题。 8、差分码 差分码用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0”。变化为“1”，不变化为“0”。 9、基带传输 人们把数字数据信号固有的频带称为基带，相应的矩形脉冲信号称为基带信号。 10、载波传输 把数字基带信号记载到连续的高频载波上进行传输的系统叫载波传输或调制传输。 11、单工通信
数据单向传输（无线电广播） 12、半双工通信 数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输（对讲机） 13、全双工通信 数据可同时双向传输（电话） 两个方向的信号共享链路带宽： 1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或 2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输 14、广播式网络 在广播式网络中，所有连网计算机都共享一条公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会“收听”到这个分组。 15、点到点网络 与广播式网络相反，在点到点网络中，每条物理线路连接一对计算机。 假如两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储与转发，直至目的结点。 采用分组存储转发与路由选择机制是点到点式网络与广播式网络的重要区别之一。 16、广播风暴 网络上的一个错误数据包的广播，它会引起多个主机立刻响应，一般说来，这种平等的错误数据包会引起风暴严重地成指数增长。 17、本质安全 18、总线供电 19、CSMA/CD 20、CTDMA 21、总线仲裁 二、填空题
集散控制系统期末考试试题库及答案解析(1)
集散控制系统期末考试试题库及答案解析 一、填空 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40 个模块，通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 25.集散控制系统又称为分散控制系统，英文简称DCS ，现场总线控制系统简称为FCS 。
二、名词解释 数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。 实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。 计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。 现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。 串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。 分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。 模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。 六、问答题 1.操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下： （1）组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 （2）工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。
现场总线 复习题 西华大学
1.计算机控制系统的发展经历了哪几个阶段？各有何特点？ 一、数据采集与处理：计算机并不直接参与控制，对生产过程不会产生直接影响，能对整 个生产过程进行集中监视，可进行越限报警，可以得到大量统计数据。 二、直接数字控制系统（DDC）：由计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，控制系统 有一个功能较齐全的运行操作台，设定、显示、报警等集中在这个控制台上，操作方便，由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的，其中流动的信号都是电气信号，因此计算机不可能与现场装置离得太远，所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少，多数情况下应用为单回路控制。 三、监督计算机控制系统（SCC）：一般由两级计算机组成，第一级计算机与生产过程连接， 并承担测量和控制任务，即完成DDC控制，第一级计算机和第二级计算机之间的数据通信，通常采用串行数据链路规程，传送效率一般较低。 四、集散控制系统（DCS）：采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对 独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 五、现场总线控制系统（FCS）：采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协 议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实际需要的控制系统。 2.什么是现场总线？简述现场总线出现的背景？ 1.在生产现场的测量控制设备之间实现双向、串行、多点数字通信的系统称为现场总线； 2.出现的背景是：一是技术基础：现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟 信号及普通开关量信号的传输；二是技术开发和标准制定的战争：不同的国际标准化组织对现场总线的优缺点存在激烈争论。 3.什么是现场总线控制系统？简述现场总线系统技术特点？ 1.现场总线控制系统采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位 于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，各种适应实际需要的控制系统； 2.现场总线系统技术特点：（1）开放性（2）互可操作性与互换性（3）设备智能化（4） 彻底分散（5）现场环境适应性（6）系统可靠性（7）信息一致性（8）经济性（9）易于安装和维护。 4.简述FCS与DCS的区别？FCS有何优点？ 区别是FCS是放弃常规的4~20mA模拟信号传输标准，采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实际需要的控制系统； 5.主流现场总线有哪些？其特点如何？ 1.主流现场总线有DDC，DCS，FCS； 2.DDC：由计算机参与闭环控制过程，无需模拟控制器，控制系统有一个功能较齐全的运行 操作台，设定、显示、报警等集中在这个控制台上，操作方便，由于计算机与过程装置之前的双向信号流动的是通过硬性物连接装置来实现的，其中流动的信号都是电气信号，因此计算机不可能与现场装置离得太远，所以每台计算机所控制和管理的过程装置数量很少，多数情况下应用为单回路控制。 DCS：采用网络技术实现数据的高速远距离传送；采用分布的、相对独立的控制站在一定程度上避免了多回路集中控制的风险；通过控制站得冗余设计提高了控制系统的可靠性。 FCS：采用一定的媒体作为通信线路，按照公开、规范的通信协议，在位于现场的多个设备之间，以及现场设备与远程监控计算机之间，实现全数字传输和信息交换，是各种适应实