《工业控制网络》哈工大 试题4

工业控制网络试题B
一、名词解释（共3分）
1、FCS（本题0.5分）
答：现场总线控制系统。

2、SAP（本题0.5分）
答：服务访问点。

3、CSMA/CD（本题0.5分）
答：载波监听多路（点）访问/冲突检测。

4、SDU（本题0.5分）
答：服务数据单元。

5、全双工通信（本题0.5分）
答：能同时进行双向通信。

6、点对点网络（本题0.5分）
答：由一对对机器之间的多条连接构成的网络。

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试题：工业控制网络班号：姓名：
二、填空题（共24分，每空0.5分）
1、安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。

2、ISO OSI开放系统互联参考模型分为7层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

3、进入“工业控制系统用现场总线”国际标准IEC61158（ED2.0）中的现场总线类型有FF H1、ControlNet、Profibus、P-Net、FF HSE、SwiftNet、WorldFIP、Interbus。

4、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。

5、CAN总线报文传送由4种不同类型的帧表示和控制：数据帧、远程帧、错误帧、超载帧，长度可变的位场是数据场。

6、DeviceNet现场总线的优点是开放、低价、可靠、高效。

7、在DeviceNet现场总线中，一个连接中一般包含3种类型的定时器，即发送触发定时器、静止/看门狗定时器和生产停止定时器。

8、CAN总线中，就错误界定而言，一个单元可能处于下列3种状态之一：错误激活、错误认可和总线脱离；为了界定故障，在每个单元中都设有两种计数：发送错误计数和接收错误计数。

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三、单选题（共8分，每题1分）
1、ControlNet现场总线是由下面哪个公司推出的：
A. Siemens
B. Boeing
C. Rockwell
D. Fisher-Rosemount 答：（C ）
2、SJA1000是：
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控制器芯片答：（D ）
3、标准格式的CAN数据帧，若计填充位，
A. 最短为42位，最长为125位
B. 最短为42位，最长为129位
C. 最短为44位，最长为127位
D. 最短为44位，最长为132位答：（D ）
4、独立CAN控制器SJA1000采用BasicCAN模式，关于其接收滤波公式，下列表述正确的是：
A. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)同或，再和(AM.7-AM.0)或，若值为
0xFF，则接收
B. (ID.10-ID.3)先和(A
C.7-AC.0)异或，再和(AM.7-AM.0)或，若值为
0xFF，则接收
C. (I
D.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)按位同或，再和(AM.7-AM.0)按位或，
若值为0xFF，则接收
D. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)按位异或，再和(AM.7-AM.0)按位或，
若值为0xFF，则接收答：（ C ）
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5、CAN总线两端应加终端电阻，其标准阻值为：
A. 75Ω
B. 120Ω
C. 200Ω
D. 330Ω答：（B ）
6、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：
A. 1Mbps
B. 500kbps
C. 250kbps
D. 125kbps 答：（C ）
7、在DeviceNet现场总线中，若显式请求报文的服务区字节内容为0x05，则在该报文的响应报文中的服务区字节内容为：
A. 0x00
B. 0x05
C. 0x85
D. 0xC5 答：（C ）
8、在DeviceNet现场总线I/O连接中，使用分段协议取决于下面哪种情况？
A. 须发送的数据超过7字节
B. 须发送的数据超过8字节
C. 生产_连接_长度属性值超过7
D. 生产_连接_长度属性值超过8 答：（D ）
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四、判断题（10分，每小题1分）
1、CSMA的1-坚持退避算法缺点是介质的利用率较低。

答：（错误）2、CAN总线数据帧中参与CRC计算的有帧起始、仲裁场、控制场、数据场，包括填充位。

答：（错误）3、CAN总线错误帧中的错误标志叠加区的长度为：6+8=14位。

答：（错误）4、CAN总线的所有帧都要以帧间空间与总线上前面所传的帧分隔开。

答：（错误）5、在CAN总线中，为了不违反位填充规则，标识符的高7位不能全是隐性位。

答：（错误）6、在CAN总线中，位时间由同步段、传播段、相位缓冲段1和相位缓冲段2组成。

答：（正确）7、在DeviceNet现场总线中，一个I/O报文中数据的含义被相应的连接ID 隐含。

答：（正确）8、在DeviceNet现场总线中，一个DeviceNet对象有且仅有一个实例，其ID为01。

答：（正确）9、在DeviceNet现场总线中，链接生产者和链接消费者属于连接类。

答：（错误）10、与DeviceNet现场总线一样，ControlNet现场总线的MAC帧也是由7
个位场组成的。

答：（错误）
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五、请根据CAN2.0A 规范，推导其数据帧在考虑位填充情况下的最大位数计算公式。

（本题5分）
答：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，可以给出如下公式： 44+8s+[(34+8s-1)/4]
其中：s 为数据场字节数，[ ]代表只取整数部分。

六、为什么CAN 总线在位速率为1Mbps 时，最大传输距离只有40米？ （本题5分）
答：（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发送权失败，是否总线发生了位错误，是否获得了应答。

这都需要在1位时间内来完成。

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）还要考虑发送器延时、接收器延时，总线的最大传输距离还要打折扣，故定为40米。

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七、DeviceNet现场总线预定义主从连接组标示符如下图所示，Array现使用轮询连接，主站的MAC ID=01，从站的MAC ID分别
为9、11、12、62。

试给出主站发给每一个从站的轮询命令报文的CID和每一个从站轮询响应报文的CID？
（本题5分）
答：根据预定义主/从连接组标识符区的定义：
主站发往从站轮询命令报文应使用组2报文ID=5；
从站发往主站轮询响应报文应使用组1报文ID=F；
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八、在一个DeviceNet总线系统中，MAC ID值为1的主站分Array别与MAC ID值为3、12、48的从站建立了预定义主/从连接
组关系。

已知各从站的DeviceNet对象实例1的分配选择字节为：3号从站——0x50；12号从站——0x06；48号从站——0x05。

并且3号从站对主站1来说是客户机。

请写出它们之间按上述主/从关系进行通信的连接ID（CID）。

（本题10分）
答：
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参考信息：
图1 预定义主/从连接组标识符区定义
图2 DeviceNet对象实例属性中分配选择字节内容定义
[(ID.10-ID.3)≡(AC.7-AC.0)](AM.7-AM.0)≡11111111
图3 SJA1000的BasicCAN模式报文滤波公式
图4 SJA1000的总线定时寄存器0（BTR0）各位说明
图5 SJA1000的总线定时寄存器1（BTR1）各位说明
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