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第1章 网络技术基础1

1.1 网络通信的基本概念1

1.2 数据通信系统的性能指标3

1.2.1 信息及其度量3

1.2.2 数据传输速率6

1.2.3 信道容量7

1.2.4 误码率8

1.3 数据编码8

1.3.1 模拟数据编码8

1.3.2 数字数据编码9

1.4 数据传输方式11

1.4.1 并行通信与串行通信11

1.4.2 单工、半双工和全双工通信12

1.4.3 同步传输和异步传输12

1.4.4 多路复用技术14

1.4.5 基带传输和频带传输15

1.5 数据传输介质16

1.5.1 双绞线16

1.5.2 同轴电缆17

1.5.3 光缆18

1.5.4 无线与卫星通信信道19

1.6 局域网络拓扑结构20

1.6.1 星状结构20

1.6.2 环状结构21

1.6.3 总线型结构21

1.6.4 树状结构22

1.7 媒体访问控制技术22

1.7.1 载波侦听多路访问／冲突检测22

1.7.2 令牌环访问控制24

1.7.3 令牌总线访问控制法26

1.7.4 时槽环26

1.8 数据交换技术27

1.8.1 线路交换27

1.8.2 报文交换28

1.8.3 分组交换28

1.9 差错控制技术29

1.9.1 海明码29

1.9.2 奇偶校验码31

1.9.3 循环冗余码31

1.10 网络互连技术33

1.10.1 网络互连基本概念33

1.10.2 网络互连和操作系统33

1.10.3 网络互连设备34

1.11 网络参考模型37

1.11.1 ISO／OSI／RM参考模型38

1.11.2 TCP／IP参考模型42

1.11.3 几种常用现场总线的通信模型43

思考题44

第2章 工业控制技术50

2.1 工业控制网络50

2.1.1 概述50

2.1.2 分布式控制系统52

2.1.3 现场总线控制系统58

2.1.4 工业控制网络架构63

2.2 计算机控制技术64

2.2.1 概述64

2.2.2 工业控制机66

2.2.3 输入输出接口与过程通道69

2.2.4 常见抗干扰技术77

2.2.5 测量数据预处理技术90

思考题96

第3章 串行通信100

3.1 串行通信的分类101

3.1.1 同步串行通信101

3.1.2 异步串行通信101

3.2 串行通信的基本传送方式102

3.2.1 全双工方式102

3.2.2 半双工方式102

3.3 同步串行通信方式103

3.3.1 同步串行通信协议103

3.3.2 同步通信的相关技术104

3.3.3 异步通信和同步通信的比较105

3.4 异步通信帧信息格式105

3.4.1 异步通信的特点及信息帧格式105

3.4.2 异步串行通信波特率107

3.4.3 发送／接收时钟107

3.4.4 波特率因子108

3.4.5 传输距离108

3.4.6 奇偶校验109

3.4.7 起始／停止位109

3.5 异步通信接收发送110

3.5.1 异步通信的接收过程110

3.5.2 异步通信的发送过程110

3.6 常用串行数据接口标准111

3.6.1 RS-232串行接口标准111

3.6.2 RS-422与RS-485串行接口标准115

3.7 提高RS-485总线可靠性118

3.7.1 RS-485接口电路的硬件设计118

3.7.2 RS-485网络配置119

3.7.3 提高RS-485通信效率119

3.7.4 RS-485接口电路的电源120

3.7.5 光电隔离120

3.7.6 常见故障及处理方法120

思考题121

第4章 现场总线通信127

4.1 控制系统127

4.2 现场总线技术128

4.2.1 现场总线控制系统129

4.2.2 现场总线的特点130

4.2.3 现场总线的本质133

4.2.4 现场总线的作用134

4.3 CAN总线概念136

4.3.1 CAN总线简介136

4.3.2 CAN节点的层结构139

4.3.3 CAN总线的网络拓扑结构143

4.3.4 CAN的标准接口144

4.4 CAN总线通信145

4.4.1 相关概念145

4.4.2 通信方式147

4.4.3 报文传输148

4.4.4 帧类型151

4.4.5 错误处理159

4.4.6 位定时要求162

4.5 现场总线协议规范165

4.5.1 CAN2.0B协议166

4.5.2 自定通信协议167

4.5.3 HiLon协议168

4.5.4 I-CAN协议170

4.5.5 CANOpen协议179

4.5.6 DeviceNet协议184

4.5.7 标准硬件协议185

4.6 CAN总线硬件产品195

4.6.1 SJA1000控制器195

4.6.2 TJA1050收发器228

4.6.3 CTM1050T收发器232

思考题236

第5章 工业以太网242

5.1 以太网概述242

5.1.1 IEEE 802标准245

5.1.2 以太网物理层和数据链路层246

5.1.3 以太网网络层249

5.1.4 以太网传输层255

5.1.5 以太网应用层260

5.2 Modbus通信协议265

5.2.1 范围266

5.2.2 协议描述268

5.2.3 数据编码270

5.2.4 响应机制271

5.2.5 功能码272

5.3 串行链路上的Modbus277

5.3.1 Modbus数据链路层278

5.3.2 两种串行传输模式281

5.3.3 Modbus物理层287

5.4 TCP／IP上的Modbus291

5.4.1 协议描述292

5.4.2 Modbus组件结构模型293

5.4.3 TCP／IP栈的使用296

5.4.4 通信应用层297

5.5 工业以太网相关技术299

5.5.1 工业以太网交换机300

5.5.2 虚拟局域网技术304

5.5.3 工业以太网冗余技术309

5.5.4 工业以太网时间同步技术311

思考题315

第6章 异构网络通信320

6.1 CAN与RS-232异步通信协议转换321

6.1.1 性能指标及工作原理321

6.1.2 硬件描述322

6.1.3 配置说明324

6.1.4 透明转换327

6.1.5 透明带标识转换330

6.1.6 Modbus转换333

6.1.7 应用注意336

6.1.8 转化器测试336

6.2 以太网与异步串口协议转换337

6.2.1 通信拓扑的种类337

6.2.2 常规应用详解338

6.2.3 工程应用示例342

6.2.4 模块介绍344

6.2.5 ZNE模块接口电路设计345

6.3 CAN与以太网协议转换347

6.3.1 概述347

6.3.2 产品硬件接口说明349

6.3.3 快速使用说明351

6.3.4 工作模式355

6.3.5 ZNetCom软件配置356

6.3.6 冗余功能介绍363

6.3.7 CANET数据转换格式367

思考题368

第7章 船舶网络化监控系统373

7.1 船舶网络化监控的硬件体系373

7.1.1 船舶监控系统硬件体系373

7.1.2 船舶监控系统以太网络架构及设备375

7.1.3 船舶监控系统CAN网络架构及设备377

7.2 船舶网络化监控的软件体系379

7.2.1 软件总体架构与标准379

7.2.2 人机接口技术380

7.2.3 数据交换技术382

7.2.4 监控组态软件387

7.2.5 实时数据库392

参考文献394