通信、接口、网络、协议、总线的区别和联系
各类通讯协议及通讯方式详细介绍
RS485简介(zz)2009-11-17 15:08智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。
究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。
最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方式不能实现联网功能。
随后出现的RS485解决了这个问题。
RS485接口RS485采用差分信号负逻辑，＋2V～＋6V表示“0”，- 6V～- 2V表示“1”。
RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。
在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。
很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来。
而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患，这有二个原因：(1)共模干扰问题：RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。
但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7～+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。
当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。
(2)EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。
由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。
第1讲现场总线技术概述
1.3.1 基金会现场总线
前身为以Fisher-Rousemount公司为首，联合 Foxboro、横河、ABB、西门子等公司的ISP协议， 以及以Honeywell为首的P协议，合并后 成立现场总线基金会； 以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、 数据链路层、应用层，并增加用户层； 分低速H1(31.25Kbps,距离1900m)和高速 H2(1Mbps,750m和2.5Mbps,500m)两种通信速率； 介质支持双绞线、光缆和无线发射，传输信号采用 曼彻斯特编码
现场总线有两种编码方式：Manchester和NRZ， 前者同步性好，但频带利用率低，后者刚好相反。 前者采用基带传输，后者采用频带传输。传输介 质主要有：有线电缆、光纤和无线介质。
10
现场总线概述
1.1.8 现场总线网络的实现 数据链路层
分为两个子层：介质访问控制层(MAC)和逻辑链路控制层(LLC)。 MAC对传输介质传送的信号进行发送和接收控制；LLC对数据链进 行控制，保证数据传送到指定的设备上。现场总线上的设备可以是 主站，也可以是从站。 MAC层的三种协议：集中式轮询协议、令牌总线协议和总线仲裁协 议。
介质、拓扑结构、节点数等
网络性能
传输速率、时间同步准确度、访问控制方式等
测控系统应用考虑 市场及其他因素
21
现场总线概述
1.3 现场总线简介 1.3.1 基金会现场总线(FF) 1.3.2 PROFIBUS 1.3.3 LonWorks 1.3.4 CAN
1.3.5 HART
22
现场总线概述
FCS: 一对多：一对传输线接多台仪表，双向传输多个信号
DCS: 一对一：一对传输线接一台仪表，单向传输一个信号
计算机网络基础知识点
，三网指的是电信网络、有线电视网络和计算机网络。
2. 把分布在不同地理位置上的具有独立功能的多台计算机、终端及其附属设备在物理上互3. 资源共享： (1) :服务器、打印机、通讯设备(2)共享(3)共4. 按按地域来划分：。
建设计算机网络的属性来分：公用网和专用网。
按网络的拓扑结构来分：按信息的交换方式来分：电路交换、报文交换和报文分组交换5.*一个方向传送信息的媒体。
9. 调制解调器：兼有调制和解调功能的器件。
10. 调制解调器最基本的调制方法有以下几种：11. 接收端通过这些附加位在接收译码器的控制下不仅可以发现错误，而且还能自动地纠正错误。
接收端通过这些附加位可以对所接收的数据进行判断看其是否正确，如果存在错误，它不能纠正错误而是通过反馈信道传送一个应答帧把这个错误的结果告诉给发送端，让发送端重新发送该信息，直至接收端收到正确的数据为止。
13. ：频分多路复用(FDM)、时分多路复用(TDM)14. 通过网络中的结点在两个站之间建立一条专用的通信线路可以采用另一种数据交换的方法叫报文交换。
报文交换方式传输的单位是报文，在报文中包括要发送的正文信息和指明收发站的地址及其它控制信息。
在这种报文交换方式中，不需要在两个站之间建立一条专用通路。
原理是把一个要传送的报文分成若干段，每一段都作为报文分组的数据部分。
17. OSI 开放系统互连参考模型将整个网络的通信功能划分成七个层次，由低层至高层分别19. 双绞线主要是用来连接计算机网卡到集线器或通过集线器之间级联口的级联。
20. 光纤是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包含有多条光纤。
星型拓扑结构有以下优点： 1.单个工作站损坏，不会对整个网络造成大的影响，而仅会影响该工作站。
2.网络的扩展容易。
3.控制和诊断方便。
4.访问协议简单。
星型拓扑结构也存在着一定的缺点： 1.过分依赖中心结点。
2.成本高。
：总线型拓扑结构有以下的主要优点： 1.从硬件观点来看总线型拓扑结构可靠性高。
常见网络传输介质及特点
一、常见的网络传输介质及其工作特点网络传输介质是网络中发送方与接收方之间的物理通路，它对网络的数据通信具有一定的影响。
常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒介。
1.双绞线：简称TP，将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低信号的干扰程度，电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成，也因此把它称为双绞线。
双绞线分为非屏蔽双绞线(UTP）和屏蔽双绞线(STP），适合于短距离通信。
非屏蔽双绞线价格便宜，传输速度偏低，抗干扰能力较差。
屏蔽双绞线抗干扰能力较好，具有更高的传输速度，但价格相对较贵。
2.同轴电缆由绕在同一轴线上的两个导体组成。
具有抗干扰能力强，连接简单等特点，信息传输速度可达每秒几百兆位，是中、高档局域网的首选传输介质。
3.光纤：又称为光缆或光导纤维，由光导纤维纤芯、玻璃网层和能吸收光线的外壳组成。
是由一组光导纤维组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。
应用光学原理，由光发送机产生光束，将电信号变为光信号，再把光信号导入光纤，在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号，并把它变为电信号，经解码后再处理。
与其它传输介质比较，光纤的电磁绝缘性能好、信号衰小、频带宽、传输速度快、传输距离大。
主要用于要求传输距离较长、布线条件特殊的主干网连接。
具有不受外界电磁场的影响，无限制的带宽等特点，可以实现每秒几十兆位的数据传送，尺寸小、重量轻，数据可传送几百千米，但价格昂贵。
二、网络拓扑结构及其特点、IP地址、网络协议1.网络拓扑结构及其特点（1）总线拓扑结构总线型拓扑结构采用单根数据传输线作为通信介质，所有的节点都通过相应的硬件接口直接连接到一根中央主电缆上，任何一个节点的信息都可以沿着总线向两个方向传输扩散，并且能够被总线任何一个节点所接受，其传输方式类似于广播电台，因而总线网络也称为广播式网络。
特点：这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。
计算机网络(含答案)
计算机网络复习范围一、基础知识1、计算机网络系统由通信子网和资源子网组成。
2、电路交换网络中的多路复用包括频分多路复用和时分多路复用。
3、协议是控制网络中信息接收和发送的一组软件。
4、存储转发时延是将一个分组转发到输出链路上所需时间。
5、DNS实际上是一个服务器软件，运行在指定的计算机上，完成域名到IP的映射。
6、计算机网络按作用范围分为局域网，广域网和城域网。
7、在通信技术中，通信信道的类型有两类：广播通信信道与点到点通信信道。
8、计算机网络按拓扑结构主要分为星形、环形、总线、树形、分布式。
9、调制是将数字信号转换成模拟信号。
解调：将模拟信号转换成数字信号。
10、双绞线电缆分为屏蔽双绞线STP和非屏蔽双绞线UTP。
11、HTTP和FTP都是应用协议，一个重要区别就是FTP使用了两个并行的TCP连接来传输信息，一个用来传输数据，另一个用来传输控制信号。
12、网络应用程序体系结构是客户机/服务器，对等P2P和客户机/服务器与P2P的混合。
13、套接字是同一台主机内应用层与运输层之间的接口。
14、应用层协议有很多种，我们经常使用的有HTTP、FTP、SMTP等。
15、运输层的两个协议分别是用户数据报协议UDP、传输控制协议TCP。
16、HTTP（超文本传输协议）使用的端口号是80。
17、URL：Uniform Resource Locator，统一资源定位符，存放对象的服务器主机名和对象的路径名。
18、拥塞是指太多的源发送太多太快的数据，使网络来不及处理，具有表现为:丢包（路由器缓冲区溢出）和长时延（路由器缓冲区中排队）。
19、转发：当一个分组到达某个路由器的输入链路时，该路由器必须将其移动到合适的输出链路。
选路：确定分组从发送方流向接收方时所经过的路由或路径。
20、广播链路：许多主机被连接到相同的通信信道。
点对点通信链路：直接链接两个节点的链路，每一端有一个节点。
21、链路层功能：将分组通过一个链路，从一个节点传输到邻近的另一个节点。
计算机网络技术与应用答案
计算机网络技术与应用答案第一章计算机网络基础知识习题答案整理人：夏海生苏磊一、填空题1、分布在不同地理位置，具有独立功能通信线路和设备通信资源共享2、资源与服务控制资源与服务；3、硬件；4、通信子网；5、介质；6、通信设备传输；7、C/S 网络；8、对等网模式；9、语法语义时序；10、系统软件；11、资源通信；12、局域网广域网；13、C/S；14、星型树型；15、环型；16、中心节点；17、点线；18、双绞线双绞线；19、网络管理软件客户端软件；20、对等网；21、物理媒体有线网络；22、体系结构；23、7 4；24 2；25、接口；26、网络应用服务；27、数据通信数据通信；28、并行；29、全双工；30、基带传输；31、频带传输调制解调；32、信号；33、传输速率传输速率；34、多路复用；35、数据传输链路拆除；36、专用的物理链路储存；37、链路不同；38、逻辑链路；39、链路建立数据传输链路拆除；40、虚电路二、选择题1-5、AC B D B D 6-10、D B C B B11-15、D D C A C 16-20、A ABD ABD B D三、简答题1、计算机网络的内涵是什么？答：计算机网络是将分布在不同地理位置、具有独立功能的计算机系统，利用通信线路和设备，在网络协议和网络软件的支持下相互连接起来，进行数据通信，进而实现资源共享的系统。
2、计算机网络有哪些功能？答：计算机网络最基本的功能是资源共享和数据通信，除此之外还有负载均衡、分布式处理和提高系统安全性和可靠性。
3、简述计算机网络系统的组成。
答：计算机网络的系统组成主要包括计算机系统、数据通信系统、网络软件等部分，其中网络软件根据软件的功能可分为网络系统软件和网络应用软件两大主类。
4、什么是通信子网，什么是资源子网，它们的功能是分别是什么？答：通信子网是计算机网络中实现网络通信功能的设备（网卡、集线器、交换机）、通信线路（传输介质）和相关软件的集合，主要负责数据传输和转发等通信处理工作。
网络基础知识培训课件
➢ 第二步：ip access-group命令将一个已经存在的扩展访问控制列表应用到接口 上。对于每个协议、每个方向、每个接口来说，只允许有一个访问控制列表：
Router(config-if)#ip access-group access-list-number {in | out}
Access-list-number 指明了要应用到接口上的列表号。 In | out 规定是将访问控制列表用做输入过滤器还是输出过滤器。如果没有指定
网络通信协议
➢NetBEUI ➢IPX/SPX ➢TCP/IP
常见的网络拓扑结构
➢总线型结构 ➢星型结构 ➢环型结构 ➢复合结构
总线型结构
总线型拓扑结构采用单根数据传输线作为通信介质，所有的站点都 通过相应的硬件接口直接连接到通信介质，而且能被所有其他的站 点接受 。通信介质为同轴电缆。
总线结构的优缺点比较
➢ 第一步：Access-list命令在标准IP通信量过滤器列表中创建一个条目： Router(config)#access-list access-list-number {permit | deny} source-address [wildcard mask]
Access-list-number 标识条目所属的列表。它是一个1到99的号。 Permit | deny 指明该条目是允许还是阻塞指定的地址 Source-address 标识源IP地址 Wildcard mask 标识地址域中那些位要进行匹配。默认掩码是0.0.0.0（匹配所有位）
通讯接口概念
通信接口协议综述（收集多处资料集合原创，综合232、422、485、USB及网络通讯等）在现场数据采集和数据传输中大量采用接口方式，监控系统涉及较多的是串行通信接口和网络接口。
一、串行通信协议计算机与外设或计算机之间的通信通常有两种方式：并行通信和串行通信。
并行通信指数据的各位同时传送。
并行方式传输数据速度快，但占用的通信线多，传输数据的可靠性随距离的增加而下降，只适用于近距离的数据传送。
串行通信是指在单根数据线上将数据一位一位地依次传送。
发送过程中，每发送完一个数据，再发送第二个，依此类推。
接受数据时，每次从单根数据线上一位一位地依次接受，再把它们拼成一个完整的数据。
在远距离数据通信中，一般采用串行通信方式，它具有占用通信线少、成本低等优点。
1、串行通信的基本概念(1)同步和异步通信方式串行通信有两种最基本的通信方式：同步串行通信方式和异步串行通信方式。
同步串行通信方式是指在相同的数据传送速率下，发送端和接受端的通信频率保持严格同步。
由于不需要使用起始位和停止位，可以提高数据的传输速率，但发送器和接受器的成本较高。
异步串行通信是指发送端和接受端在相同的波特率下不需要严格地同步，允许有相对的时间时延，即收、发两端的频率偏差在10％以内，就能保证正确实现通信。
异步通信在不发送数据时，数据信号线上总是呈现高电平状态，称为空闲状态（又称MARK 状态）。
当有数据发送时，信号线变成低电平，并持续一位的时间，用于表示发送字符的开始，该位称为起始位，也称SPACE状态。
起始位之后，在信号线上依次出现待发送的每一位字符数据，并且按照先低位后高位的顺序逐位发送。
采用不同的字符编码方案，待发送的每个字符的位数不同，在5、6、7或8位之间选择。
数据位的后面可以加上一位奇偶校验位，也可以不加，由编程指定。
最后传送的是停止位，一般选择1位、1.5位或2位。
（2）数据传送方式①单工方式。
单工方式采用一根数据传输线，只允许数据按照固定的方向传送。
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应用层 数据链路层 物理层
Modbus—交互
客户机
启动请求
地址 功能码 Data CRC
接收响应
服务器
地址 功能码 Data CRC
执行操作 启动请求
启动请求 接收响应
地址 功能码 Data CRC
地址 错误码 Data CRC
执行操作 启动请求
Modbus—功能码
功能码
名称
01 读取线圈状态
02 读取输入状态
RS232 RS422 RS485
15
1200
1200
√
√
√
√
√
√
RS232
DB25公头
DB25母头
0 +3～+15V
-3～-15V
1
TXD与GND之间电压为-10V左右 全双工传输，通信距离15米
9针 25针
3
2
2
3
7
4
8
5
6
6
5
7
1
8
4
20
9
22
信号名称 发送数据 接收数据 请求发送 清除发送 数据设备就绪 信号地 载波检测 数据终端就绪 振铃指示
BACnet
BACnet并不是现场总线，而是和tcp/ip相似的网络，常用在楼宇自控系统中
目录
1、OPC
• OPC全称是OLE for Process Control，Windows的应用程序和现场过 程控制之间的接口
2、C接口
中国移动 LSC 与 CSC 之间的数据通讯接口
C接口
D接口
CSC
简称 Txd Rxd RTS CTS DSR GND DCD DTR RI
RS485
+2～+6V 0
－6～－2V
1
D+与D-之间4V左右电压 半双工传输，通信距离1200米，支持组网
目录
现场总线
Fieldbus is the name of a family of industrial computer network protocols used for real-time distributed control, standardized as IEC 61158
信
调
据
息
解
解
码
码
通信常用概念
通信方式与接口
通信方式
接口
BNC
网络
• A telecommunications
network is a collection of terminal nodes, links are
connected so as to enable telecommunication between the terminals
E-OMS
LSC
LSC
B接口
FSU
FSU
A接口
FSU
FSU
智能设备
非智能设备
3、Socket
• Socket并不是一个应用层协议，更像网络协议的API 应用层
Socket
传输层 网络层 数据链路层 物理层
• 串口服务器没有应用层的协议，直接用Socket的send函数交互数据
谢谢
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03 读取保持寄存器
04 读取输入寄存器
05 强置单线圈
06 预置单寄存器
07 读取异常状态
08 回送诊断校验
作用 取得一组逻辑线圈的当前状态（ ON/OFF) 取得一组开关输入的当前状态（ ON/OFF) 在一个或多个保持寄存器中取得当前的二进制值 在一个或多个输入寄存器中取得当前的二进制值 强置一个逻辑线圈的通断状态 把具体二进值装入一个保持寄存器 取得 8 个内部线圈的通断状态，这 8 个线圈的地址由控制器决定，用 户逻辑可以将这些线圈定义，以说明从机状态，短报文适宜于迅速读 取状态 把诊断校验报文送从机，以对通信处理进行评鉴
CAN、Profibus、FF、Lonworks、WordFIP、HART、P2NET
Modbus＋RS485
Modbus
MODBUS 分： modbus on Serial与modbus tcp
MODBUS on Serial与OSI层次对应关系
Modbus
Modbus—帧格式
MODBUS on Serial RTU 253字节
常见网络
计算机网络 电话网络 有线电视网络 工业控制网络
……
网络协议
网络协议（Protocol），是使网络中的通信双方能顺利进行信息交 换而双方预先约定好并遵循的规程和规则。
敌
A军
军长
通知B军，明天8点进攻
秘书
ok
明天8点进攻，请确认 ok
B军
军长
A军消息，明天8点进攻
秘书OSI七层网络模型 NhomakorabeaTCP／IP四层模型
通信、接口、网络、协议、总线 的区别和联系
目录
通信基础
源系统
信源
发送器
传输系统
信道
目的系统
接收器
信宿
信息数据 信号
A
01000001
噪声干扰
信
数
调
息
据
制
编
编
码
码
• ASCII • 曼彻斯特编码 • UTF-8 • 差分曼彻斯特编码 • GB2312
信号 数据信息
01000001
A
解
数
TCP/IP传输过程
应用层
传输层 网络层 数据链路层 物理层
数据
端口号
数据 传输层报头
数据段Segment
源IP+目的 IP＋上层协
议
数据
网络层报头
数据包Packet
数据
数据链路层报头
数据帧Frame
MAC
0101110101001000010
将数据帧转换成高 低电平，即“0”或
“1”代码
应用层
传输层 网络层 数据链路层 物理层
目录
串行通信
物理层协议（或称通信协议） 起
格式：波特率,校验位,数据位,停止位
始 位
如：9600，n，8，1
1b
数据位 5～8b
1 2b 0 1b
校停 验止 位位 ～～
常用接口 RS232 RS422 RS485
传输距离（米） 点到点
组网能力 点到多点 多点到多点
常用 RS232/485 + modbus方式