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第1章 概论 1

1.1　现场总线的产生与发展 1

1.1.1　现场总线的产生 1

目录 1

1.1.2　现场总线的本质 2

1.1.3　现场总线的特点和优点 3

1.1.4　现场总线的现状 4

1.1.5　现场总线网络的实现 6

1.1.6　现场总线技术的发展趋势 7

1.2　现场总线与企业网络 7

1.2.1　企业网络 7

1.2.6　信息网络与控制网络 1 8

1.2.2　企业网络技术 8

1.2.3　企业网络的体系结构 10

1.2.4　企业网络的实现 13

1.2.5　企业网络Intranet 15

1.3　流行现场总线简介 20

1.3.1　基金会现场总线（FF） 20

1.3.2　PROFIBUS 21

1.3.3　CAN 22

1.3.4　DeviceNet 22

1.3.5　LonWorks 23

1.3.6　ControlNet 24

1.3.7　CC-Link 25

第2章　控制网络技术 28

2.1　数据通信技术基础 28

2.1.1　数据通信的基本概念 28

2.1.2　通信系统的结构 30

2.1.3　数据的编码技术 31

2.1.4　数据的传输模式 34

2.1.5　数据的通信方式 37

2.1.6　计算机网络及其拓扑结构 38

2.1.7　传输介质 40

2.1.8　介质访问控制方式 42

2.1.9　差错控制编码技术 43

2.2　网络互连技术 46

2.2.1　基本概念 46

2.2.2 网络互连规范 47

2.2.3　网络互连和操作系统 47

2.2.4　现场控制网络互连 48

2.3 网络互连设备 48

2.3.1 中继器 48

2.3.3 路由器 49

2.3.2　网桥 49

2.3.4　网关 50

2.4　通信参考模型 50

2.4.1　OSI参考模型 50

2.4.2　TCP/IP参考模型 53

2.4.3　现场总线的通信模型 55

第3章 通用串行通信接口技术 57

3.1 串行通信技术基础 57

3.1.1　串行通信基本概念 57

3.1.2　串行异步通信数据格式 59

3.2　RS-232C串行通信接口技术 60

3.2.1　RS-232C接口 60

3.2.2　RS-232C通信接口的互连 61

3.2.3　RS-232C驱动器／接收器 61

3.3.1 RS-485接口 62

3.3　RS-485串行通信接口技术 62

3.3.2　RS-485收发器 63

3.3.3 RS-485接口的典型应用 64

3.3.4　RS-485网络互连 64

第4章 PROFIBUS现场总线 66

4.1 PROFIBUS概述 66

4.2　PROFIBUS的协议结构 68

4.2.1　PROFIBUS-DP的协议结构 69

4.2.2　PROFIBUS-FMS的协议结构 69

4.2.3　PROFIBUS-PA的协议结构 69

4.3 ROFIBUS-DP现场总线系统 69

4.3.1　DP的RS-485传输技术和安装要点 70

4.3.2　PROFIBUS-DP的三个版本 70

4.3.3　PROFIBUS-DP系统组成和总线访问控制 74

4.3.4　PROFIBUS-DP系统工作过程 76

4.4 PROFIBUS-DP的通信模型 79

4.4.1 PROFIBUS-DP的物理层 79

4.4.2 PROFIBUS-DP的数据链路层（FDL） 82

4.4.3 PROFIBUS-DP的用户层 89

4.4.4 PROFIBUS-DP用户接口 90

4.5 PROFIBUS-DP的总线设备类型 92

4.5.1 概述 92

4.5.2 DP设备类型 93

4.6 设备数据库文件（GSD） 94

4.6.1 GSD文件的作用和组成 94

4.6.2 GSD文件的使用说明 95

4.6.3 GSD文件的格式 96

5.1 概述 102

5.1.1　简单DP从站的实现 102

第5章　PROFIBUS-DP通信控制器与网络接口卡 102

5.1.2　智能化DP从站的实现 103

5.1.3　复杂DP主站的实现 103

5.2 从站通信控制器SPC3 103

5.2.1 ASICs介绍 103

5.2.2 SPC3功能简介 103

5.2.3 SPC3引脚介绍 104

5.2.4 SPC3存储器分配及参数 106

5.2.5 ASIC接口 109

5.2.6 PROFIBUS-DP接口 115

5.2.7　通用处理器总线接口 126

5.2.8　UART 127

5.2.9 PROFIBUS-DP的RS-485传输接口电路 127

5.2.10 PROFIBUS-DP从站的状态机制 128

5.3.1 ASPC2介绍 129

5.3 主站通信控制器ASPC2与网络接口卡 129

5.3.2 CP5611网络接口卡 131

5.3.3 CP5613网络接口卡 131

5.3.4　CP5511/5512网络接口卡 132

5.3.5 CP5611和CP5613安装及组态 132

第6章 PROFIBUS-DP应用系统设计 134

6.1 PROFIBUS-DP开发包4 134

6.1.1 开发包4（PACKAGE 4）的组成 134

6.1.2　硬件安装 137

6.1.3　软件使用 137

6.2 PROFIBUS-DP从站的开发 139

6.2.1　硬件电路 139

6.2.2　软件开发 140

6.3.2 FBPRO-8DI八路隔离型数字量输入智能节点的系统设计 141

6.3 PROFIBUS-DP从站智能测控节点的系统设计 141

6.3.1 PROFIBUS-DP从站智能测控节点的系统结构 141

6.3.3 A/D转换器ADS1216及其应用 160

6.3.4 FBPRO-4MV四通道隔离型毫伏信号输入智能节点的系统设计 174

6.3.5 FBPRO-8DI智能节点的设备数据库（GSD）文件 178

6.4 PROFIBUS-DP主站通信程序设计 180

6.4.1 通信程序中主要函数介绍 180

6.4.2　主站通信程序开发实例 186

6.5 PROFIBUS-DP从站的测试过程 190

6.5.1　安装硬件和驱动程序 191

6.5.2　拷贝GSD文件 191

6.5.3 启动COM PROFIBUS 191

6.5.4　添加主站和从站 191

6.5.5　启动Set PG/PC 192

6.5.6　软件测试 194

6.6.1 PROFInet部件模型 196

6.6 PROFInet技术 196

6.6.2 PROFInet运行期 198

6.6.3 PROFInet的网络结构 199

6.6.4 PROFlnet与OPC的数据交换 200

第7章　DeviceNet现场总线 202

7.1 DeviceNet技术概述 202

7.1.1 设备级的网络 202

7.1.2 DeviceNet的特性 203

7.1.3 DeviceNet的通信模式 204

7.2 DeviceNet通信模型 205

7.2.1　DeviceNet的物理层 205

7.2.2 DeviceNet的数据链路层 208

7.2.3 DeviceNet的应用层 209

7.3.1 DeviceNet设备的对象模型 216

7.3 D eviceNet设备描述 216

7.3.2 DeviceNet设备的对象描述 218

7.4 DeviceNet连接 219

7.4.1　建立连接 219

7.4.2 DeviceNet预定义主／从连接组 221

7.4.3　预定义主／从连接的工作过程 224

7.5　预定义主／从连接实例 227

7.5.1 显式报文连接 227

7.5.2　轮询连接 228

7.5.3　位—选通连接 229

7.5.4　状态变化连接或循环连接 229

7.5.5 DeviceNet的通信过程理解 230

7.6 网络访问状态机制 233

7.6.1 网络访问事件矩阵 233

7.7.1　指示器 234

7.6.2 重复MAC ID检测 234

7.7　指示器和配置开关 234

7.7.2　配置开关 235

7.7.3　指示器和配置开关的物理标准 235

7.7.4　 DeviceNet连接器图标 235

7.8 CAN的技术规范 236

7.8.1 CAN的基本概念 237

7.8.2 　CAN的分层结构 238

7.8.3　报文传送和帧结构 239

7.8.4　错误类型和界定 244

7.8.5　位定时与同步的基本概念 245

7.8.6　 CAN总线的位数值表示与通信距离 247

7.9.2 CAN通信控制器SJA1000 248

7.9.1 CAN器件简介 248

7.9 　CAN通信控制器及其收发器 248

7.9.3 CAN总线收发器 254

7.10 DeviceNet节点的开发 256

7.10.1 DeviceNet节点的开发步骤 256

7.10.2　设备描述的规则 264

7.10.3　设备配置和电子数据文档（EDS） 265

第8章 工业以太网及其应用系统设计 270

8.1 概述 270

8.1.1 工业以太网技术的发展现状 270

8.1.2　工业以太网的主要标准 272

8.1.3 工业以太网技术的发展趋势与前景 277

8.2 TCP/IP协议的体系结构 278

8.2.1 TCP/IP协议的四个层次 279

8.3.1 IP互联网原理 280

8.2.2 TCP/IP协议模型中的操作系统边界和地址边界 280

8.3 IP协议 280

8.3.2 IP协议的地位与IP互联网的特点 281

8.3.3 IP地址 282

8.3.4　子网与子网掩码 283

8.3.5 IP数据报格式 284

8.4 ICMP协议 286

8.4.1 ICMP报文的封装与格式 286

8.4.2 ICMP请求与应答报文 288

8.5 ARP协议 288

8.5.1 ARP报文格式 289

8.5.2 ARP工作原理 290

8.6　端到端通信和端口号 291

8.6.1　端到端通信 291

8.5.3 ARP高速缓存 291

8.6.2　传输层端口 292

8.7 TCP协议 294

8.7.1 TCP报文段格式 294

8.7.2 TCP连接的建立与关闭 296

8.7.3 TCP的超时重发机制 298

8.7.4　UDP协议 298

8.8 RTL8019AS全双工以太网控制器 298

8.8.1　概述 298

8.8.2　引脚介绍 299

8.8.3　寄存器描述 301

8.9 RTL8019AS在PMM2000电力网络仪表中的应用 307

8.9.1　概述 307

8.9.2 PMM2000电力网络仪表硬件总体设计 308

8.9.3　谐波测量算法 312

8.9.4　软件总体设计 313

8.10 PMM2000电力网络仪表以太网通信程序设计 315

8.10.1 以太网协议的封装格式 315

8.10.2　通信程序的头文件定义 317

8.10.3　通信主程序设计 322

8.10.4 RTL8019AS网络底层驱动程序的设计 329

8.10.5 ARP程序设计方法 344

8.10.6 ICMP程序设计方法 348

8.10.7 TCP程序设计方法 351

8.11 上位机网络编程实例 368

8.11.1 网络编程概述 368

8.11.2 网络组件介绍 369

8.11.3 TCP/IP应用程序开发过程 370

参考文献 374