計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)2010

1、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò) 南大電子科學(xué)與工程系 張保平課程主要內(nèi)容1.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)2.多機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)多機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)參考教材1、微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 于海生等編 清華大學(xué)出版社2、單片機(jī)原理及接口技術(shù) 李朝青 北京航空航天大學(xué)出版社3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)路 劉衍洐等編 科學(xué)出版社概述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，一般稱為工控機(jī)系統(tǒng)。也稱為工業(yè)計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)。目前大體上有4種基本類型:1.智能調(diào)節(jié)器智能調(diào)節(jié)器(單單/多回路調(diào)節(jié)器）多回路調(diào)節(jié)器）2.工控機(jī)工控機(jī)(工業(yè)工業(yè)PC、IPC、微機(jī)、單片機(jī)、微機(jī)、單片機(jī))3.可編程控制器可編程控制器(PLC)4.集散型控制系統(tǒng)集散型控制系統(tǒng)(D

2、CS) 工業(yè)控制微機(jī)IPC應(yīng)用最為廣泛 從國內(nèi)外的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)應(yīng)用來看,在不同的發(fā)展階段, 曾經(jīng)流行過不同種類的工控機(jī), 如在上世紀(jì)80-90年代，流行的STD、680X、CAMAC和VME等。 2000年，由IPC構(gòu)成的計(jì)算機(jī)測控系統(tǒng)，市場份額超過80億美元。 與PC兼容，受益與PC豐富的軟硬件和人才資源計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) IPC相關(guān)技術(shù) 硬件部分 總線規(guī)范 如ISA、EISA、PCI 接口技術(shù) 如 RS-232、485、422、USB、現(xiàn)場總線 信號形式 如開關(guān)量、數(shù)字量、模擬量、頻率 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬件模塊設(shè)計(jì) 傳感器、I/O技術(shù) 抗干擾技術(shù) 可靠性技術(shù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) IPC相關(guān)技術(shù) 軟件部分

3、 測量算法 控制規(guī)律 控制算法 工控機(jī)軟件結(jié)構(gòu) 人機(jī)界面 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)平臺 通信協(xié)議 軟件可靠性方法多機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)多機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò) 多機(jī)通信的基礎(chǔ)知識與基本概念 共享存儲區(qū)通信技術(shù) PIO通信法 SIO通信法 OEM 通信技術(shù) 普通局網(wǎng)與工業(yè)控制局網(wǎng) 集散控制系統(tǒng)通信技術(shù) 第一章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)概論1.1計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理和特點(diǎn) 1.1.1基本原理基本原理 實(shí)現(xiàn)過程控制的三個主要步驟實(shí)現(xiàn)過程控制的三個主要步驟 實(shí)時數(shù)據(jù)采集 實(shí)時控制決策 實(shí)時控制輸出1.1.2控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 1.可靠性高和可維護(hù)性好 2.環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng) 3.控制的實(shí)時性 4.完善的輸入輸出通道 5.豐富的軟件資源 6.適當(dāng)

4、的計(jì)算精度和運(yùn)算速度 1.2、控制系統(tǒng)的組成原理控制器D/AA/D執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對象測量變送給定量 re被控量 y工控機(jī)生產(chǎn)過程1.2控制系統(tǒng)的組成框圖人-機(jī)接口模擬量輸入（AI）通道磁盤適配器系統(tǒng)支持板模擬量輸出（AO）通道數(shù)字量輸入（DI）通道數(shù)字量輸出（DO）通道測量變送執(zhí)行機(jī)構(gòu)電氣開關(guān)電氣開關(guān)CPU/MEM內(nèi)部總線被控對象工控系統(tǒng)生產(chǎn)過程數(shù)字量輸入通道1、通道結(jié)構(gòu)輸入緩沖器輸入調(diào)理電路 地址譯碼器來自生產(chǎn)過程PC總線輸入調(diào)理電路1、小功率調(diào)理電路2、大功率調(diào)理電路+5VKCR1R21.3、控制系統(tǒng)工作方式 （1）周期性 （2）在線和離線方式 （3）實(shí)時的概念在線系統(tǒng)不一定是一個實(shí)時系統(tǒng)，

5、但一個實(shí)時系統(tǒng)必定是在線系統(tǒng)1.4控制系統(tǒng)分類工業(yè)控制系統(tǒng)的五種基本類型: 1.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS 2.直接數(shù)字控制系統(tǒng)DDC 3.計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)SCC 4.分級控制系統(tǒng)GCS 5.分布式控制系統(tǒng)DCS 6.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS1.DAS Data Acquisition System報(bào)表顯示報(bào)警 計(jì) 算 機(jī) A/D測量測量 監(jiān) 測 對 象 人工控制 或控制裝置2.DDC Direct Digital Control打印機(jī)CRT操作臺 控制計(jì)算機(jī)A/D測量執(zhí)行器 控 制 對 象 DI DO D/A報(bào)警3.SCC Supervisory Computer Control生產(chǎn)過程 模擬調(diào)節(jié)器

6、 SSC計(jì)算機(jī)記錄 顯示 打印工藝數(shù)據(jù)設(shè)定值調(diào)節(jié)測量1. SCC+模擬調(diào)節(jié)器3.SCC 生產(chǎn)過程 DDC計(jì)算機(jī) SSC計(jì)算機(jī)記錄 顯示 打印工藝數(shù)據(jù)設(shè)定值調(diào)節(jié)測量2. SCC+DDC系統(tǒng)4.GCS Grade Control System企業(yè)級經(jīng)營管理計(jì)算機(jī) 工廠級監(jiān)控計(jì)算機(jī) 控制計(jì)算機(jī) DDC 輸入Internet 控制對象 輸出 測量 控制計(jì)算機(jī) DDC 輸入輸出 測量5.DCS Distributed Control System 分布式(集散)控制系統(tǒng), 實(shí)際上是網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng). DCS的3種常見網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)類型星型、環(huán)型、總線型操作站控制站控制站控制站控制站控制站控制站控制站控制站控制站操

7、作站控制站控制站控制站控制站星型環(huán)型總線型6.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS控制對象CAN總線控制對象控制對象控制對象控制計(jì)算機(jī) 傳感器 1.5計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展概況上世紀(jì)50年代中期,美國RW-300,控制某化工反應(yīng)器，成為世界上第一臺計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)1)開創(chuàng)期 上世紀(jì) 55-62年,過程控制, 導(dǎo)致中斷技術(shù)的發(fā)明2)DDC時期 62-67年, ?？氐綌?shù)控3)小型計(jì)算機(jī)67-72年, SCC4)微機(jī)時期72-至今, IPC,DCS, PLC5)現(xiàn)場總線FCS, 始于90年代， 德國的PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)， BOSCH公司的CAN總線標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)控制理論的發(fā)展過程1)采樣定理 奈奎斯特定理指出：時間連續(xù)

8、信號轉(zhuǎn)換成離散信號時，需要在一個周期內(nèi)的采樣次數(shù)多于2次。如果采樣次數(shù)不夠，將無法恢復(fù)丟失的信息 奈奎斯特和香農(nóng)(Shannon), 1948取樣函數(shù) Sin (t)tSa(t) =取樣函數(shù)2)差分方程（代替微分方程）3)Z變換 Z f (kT) = 4)狀態(tài)空間理論5)最優(yōu)控制與隨機(jī)控制6)代數(shù)系統(tǒng)理論7)系統(tǒng)辨識與自適應(yīng)控制k = 0Z - k f (kT)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢1、推廣應(yīng)用成熟的先進(jìn)技術(shù) PLC, 智能調(diào)節(jié)器,位總線Bitbus, 現(xiàn)場總線Fieldbus, 以及新型的DCS2、研發(fā)智能控制系統(tǒng) 分級遞階智能控制系統(tǒng) 、模糊控制系統(tǒng) 專家控制系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

9、控制系統(tǒng)、學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)思考題11.工控機(jī)系統(tǒng)有那些環(huán)節(jié)組成?2.IPC工控機(jī)有什么特點(diǎn)?它和普通PC機(jī)有何異同點(diǎn)?3.傳感器和變送器有什么區(qū)別?第2章接口技術(shù)與總線規(guī)范2.1 串行通信接口規(guī)范2.1.1 串行通信控制器作用:串行通信控制器的作用是實(shí)現(xiàn)通信的鏈路協(xié)議或格式方式: *同步方式 USART 8250, 8251, SIO *異步方式 UART 8051 同步方式幀格式(面向字符)SYNC SYNC 報(bào)文頭 報(bào)文 CRC異步方式幀格式(面向字符)1/01/02.1.2 RS-232C接口規(guī)范(EIA標(biāo)準(zhǔn)) *接口引腳定義 *電氣規(guī)范 *信號類型 單端雙極性 傳輸距離和

10、抗干擾能力差,電平漂移2.1.3RS-422/423 信號類型 雙端差分驅(qū)動 點(diǎn)對點(diǎn)232C/422/423電路原理圖TTLRS-232CTTLTTLTTLRS-422TTLRS-423TTL2.1.4 RS-485多點(diǎn)通信鏈路 主站VCC 1#從站 N#從站VCCDATA+DATA-2.1.5 其它串行設(shè)備總線 I2C總線(Inter-Integrated Circuit)2線 CAN 總線(Controller area Network)2線 SPI總線（Serial Peripheral Interface）3線 單總線(1-Wire)I2C總線(InterIntegrated Circ

11、uit)總線是一種由PHILIPS公司開發(fā) 的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。I2C總線產(chǎn)生于1980年代，最初為音頻 和視頻設(shè)備開發(fā).I2C總線I2C I2C總線以兩線方式進(jìn)行多機(jī)互連采用“線與”方式, 漏極開路或集電極開路 串行數(shù)據(jù)線 SDA 串行時鐘線 SCL 通信協(xié)議復(fù)雜 主要內(nèi)容: 1. 主從方式, 一次通信總是由主機(jī)發(fā)起 2.數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠鹜＜s定 3.尋址與仲裁, 多主機(jī)互連, 總線控制權(quán)的申請典型的I2C總線多機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)A單片機(jī)BA/DD/A存儲器LCD驅(qū)動器I2BUSI2C總線數(shù)據(jù)傳輸過程SDA應(yīng)答SCL結(jié)束開始信號地址 R/W ACK數(shù)據(jù) ACK數(shù)據(jù)17 8 9

12、17 8 917 8 9 ACKCAN 總線Controller Area Network ISO-IS11898國際標(biāo)準(zhǔn) 廣泛用于車載電子、醫(yī)療儀器、安全監(jiān)控等高速低成本的多路網(wǎng)絡(luò)中 方便構(gòu)成多主機(jī)分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 物理層并沒有嚴(yán)格定義，只要是互補(bǔ)電平、差動輸入和輸出，與485相似 傳輸速率1Mbps（40m） IC芯片 PCA82C250 單總線(1-Wire) 電源與信號共用總線 竊電技術(shù)主機(jī)無源設(shè)備傳感器思考題21.簡要說明RS-232、RS-422和RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)（主要電氣規(guī)范，傳送距離，波特率）2.CAN總線的主要特點(diǎn)是什么?3.嵌入式系統(tǒng)中有那些外設(shè)總線?第三章控制算法

13、與控制規(guī)律 3.1控制系統(tǒng)的性能及其指標(biāo) 3.1.1控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性控制系統(tǒng)在給定輸入或外界擾動作用下, 過度過程可能有以下4種情況:A 發(fā)散振蕩 B衰減振蕩C等幅震蕩D非周期衰減 過度過程曲線A發(fā)散振蕩B衰減振蕩C等幅振蕩D非周期衰減ty(t)y(t)y(t)y(t)ttt3.1.2控制系統(tǒng)動態(tài)指標(biāo)y0ytptsessy(t)ymB2B1t0 超調(diào)量 ts 調(diào)節(jié)時間相對誤差 tp 峰值時間 衰減比 N 振蕩次數(shù) ess 穩(wěn)態(tài)誤差時域指標(biāo) 超調(diào)量 調(diào)節(jié)時間 ts 相對誤差 峰值時間 tp 衰減比 振蕩次數(shù) N 穩(wěn)態(tài)誤差 ess超調(diào)量 yymy=100%調(diào)節(jié)時間 ts相對誤差= 0.02或0.0

14、5 yy峰值時間 tp反映了系統(tǒng)對輸入信號反應(yīng)的快速性衰減比 B1B2=振蕩次數(shù) N 反映了控制系統(tǒng)的阻尼特性, 定義為 進(jìn)入 穩(wěn)態(tài)前,穿越的穩(wěn)態(tài)值 的次數(shù)的一半, 圖中為 N = 1.5 y(t)y穩(wěn)態(tài)誤差 ess essy0y=3.1測量算法 3.1.1數(shù)字濾波主要用于克服隨機(jī)誤差，具有高精度、高可靠性、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，一般不受頻率限制, 低頻段和高頻段都可以，特別適合于低頻段。 與模擬濾波器相比，優(yōu)點(diǎn)十分明顯： 1、軟件實(shí)現(xiàn)，無須硬件上的各種匹配問題 2、多通道信號輸入，可以共用一個數(shù)字濾波 器，降低成本。 3、濾波特性可以通過改變程序或參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。非常方便。常用濾波方法包括一階慣性濾波

15、、限幅濾波、中值濾波、算術(shù)平均濾波、滑動平均濾波、加權(quán)滑動平均濾波、復(fù)合濾波和卡爾曼濾波等。 1.一階慣性濾波 適合低頻Yn=aXn+bYn-1; X輸入, Y輸出 2.限幅濾波 Yn=Yn ； 當(dāng) |Yn|-|Yn-1| Yn-1； 當(dāng) |Yn|-|Yn-1| 3.中值濾波和算術(shù)平均值濾波Y= X1 , X2 XNX* ; X*X* 為 X1 XN的中間值Y1N X ii=1N=中值濾波算術(shù)平均值濾波4.滑動平均濾波和加權(quán)滑動平均濾波Y1N Ci X n - ii = 0N=加權(quán)系數(shù)法 設(shè) 設(shè)為控制對象的純滯后時間, 則有: = 1 + e- + e-2 + e ( n-1) C0= 1/

16、, C1= / , e-C N-1 = e ( n-1) / 校正算法零點(diǎn)校正、量程校正、非線性校正等3.2控制算法微分方程u(t) = KP e(t) +1TIe(t)dt +de(t)dtTD0t PID算法，應(yīng)用最為廣泛，最成熟。 模擬PID控制算法 數(shù)字PID控制算法3.2 PID控制算法 （1）位置型數(shù)字PID算法 （2）增量型數(shù)字PID算法 （3）速度型數(shù)字PID算法 不完全微分a,理想微分 b數(shù)字完全微分 c模擬不完全微分 d數(shù)字不完全微分純微分PID控制算法 純微分PID算法為完全微分PID控制算法，微分作用在一個周期內(nèi)完全釋放。 純微分PID控制器的傳遞函數(shù)：GC ( S)

17、= KP（1 + 1/TIS + TDS）純微分PID方塊圖 KPKP /TISKP TDSU(t)e(t)思考題31.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)常常采用那些濾波算法? 每種算法適用于何種場合?2.工程中為什么要采用不完全微分PID控制算法?第四章 多機(jī)通信技術(shù)4.1概述4.2 多機(jī)共享存儲區(qū)通信技術(shù)4.3 多機(jī)PIO通信技術(shù)4.4 標(biāo)準(zhǔn)總線多機(jī)通信技術(shù)4.5 多機(jī)SIO通信技術(shù)4.2多機(jī)共享存儲區(qū)通信技術(shù)4種基本物理結(jié)構(gòu)形式 (1)總線共享存儲區(qū)結(jié)構(gòu)M1M2M3BCI/OI/OP1P2P3(2)矩陣開關(guān)式共享存儲器M1M2M3 矩陣開關(guān)KCI/O1I/O2P1P2P3I/O3M1M2MnP1P2PnI/

18、O1I/O2I/On(3)多端口共用存儲器本質(zhì)型和非本質(zhì)型多端口存儲器 本質(zhì)型多端口電路復(fù)雜, 有兩個以上獨(dú)立訪問的通道, 當(dāng)發(fā)生對同一存儲單元讀和寫時, 內(nèi)部檢測電路采取“先寫后讀”邏輯, 如果是兩個寫, 采取“先后排隊(duì)”, 以免發(fā)生沖突.IDT7132本質(zhì)型雙端口存儲器 /CEL R/WL /BUSYL A0A9L I/O0I/O9L/CERR/WR/BUSYRA0A9RI/O0I/O9R非本質(zhì)型多端口存儲器 多端口端口選擇控制器P1P2P3(4)總線窗口共享存儲器公用及專用存儲器PAPB公用及專用存儲器總線窗口(地址變換)3種基本邏輯結(jié)構(gòu)形式 虛擬結(jié)構(gòu) 信箱結(jié)構(gòu) 通信池結(jié)構(gòu)虛擬結(jié)構(gòu) 自用

19、與共享結(jié)合, 主存與輔存的結(jié)合問題, 程序中使用虛地址, 經(jīng)地址變換器變換并映射到實(shí)地址. 有兩種常用方法: 1.硬件總線窗口 2.智能總線窗口信箱結(jié)構(gòu)邏輯功能單一, 自用與共享分開, 提供一個較小的共享區(qū)作通信使用. 仿效郵政信箱格式,建立分格式邏輯結(jié)構(gòu). PC2 PC1信件 PC3 PC1信件 PCN PC1信件 PC1 PCN信件 PC2 PCN信件 PCN-1 PCN信件 PC1信箱N-1個分格 PCN信箱N-1個分格共享存儲區(qū)信箱結(jié)構(gòu)通信池結(jié)構(gòu) 自用與共享分開, 共享區(qū)不再分格, 存儲容量小, 結(jié)構(gòu)簡單, 根據(jù)各機(jī)使用要求, 臨時分配使用權(quán). 因此,使用權(quán)的分配及管理,比較復(fù)雜. 4

20、.3多機(jī)系統(tǒng)PIO通信法4.3.1主從式 一臺主機(jī), 若干臺從機(jī) 控制方式 中斷、查詢 單I/O接口PIO信道 雙I/O接口PIO信道單I/O接口PIO信道主機(jī)I/OI/OI/O從機(jī)從機(jī)從機(jī)從機(jī)作為外圍設(shè)備看待雙I/O接口PIO信道主機(jī)I/OI/OI/O從機(jī)從機(jī)從機(jī)I/OI/OI/OPIO信道4.3.2雙機(jī)PIO通信 通信協(xié)議 異步傳輸 數(shù)據(jù)字節(jié)間無啟停包裝,通過握手聯(lián)絡(luò)信號實(shí)現(xiàn)傳輸控制. 流量控制 “應(yīng)答式停-等流控制技術(shù)”與“滑動窗口流控制技術(shù)”. 主從方式 一次通信總是由主機(jī)發(fā)起. 網(wǎng)絡(luò)尋址 因沒有地址線, 要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具體解決,比較復(fù)雜. 差錯控制 比較緊偶合系統(tǒng), 誤碼率低,

21、一般無須差錯控制 總線驅(qū)動 距離較遠(yuǎn)時, 數(shù)據(jù)和握手線都 要有總線驅(qū)動. 高層協(xié)議 進(jìn)程之間的連接, 靠高層對話層協(xié)議實(shí)現(xiàn). 發(fā)送方發(fā)送“喚醒字節(jié)”把接收方的接收程序喚醒, 實(shí)現(xiàn)雙方進(jìn)程的同步4.3.3星形結(jié)構(gòu)的多機(jī)PIO系統(tǒng) 主從結(jié)構(gòu) 只有主機(jī)是共享資源. 存取控制方式 點(diǎn)名式輪詢法 順序查詢 請求選擇法 中斷星型多機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主機(jī)I/OI/OI/O從機(jī)從機(jī)從機(jī)I/OI/OI/OPIO信道硬件組成舉例 intel 8086 /RD /WRAD0AD7 8255A 8255A 8255A 8051 單片機(jī) A/D D/A 生 產(chǎn) 過 程 8051 單片機(jī) A/D D/A 8051 單片機(jī) A/D

22、 D/A通信協(xié)議，非標(biāo)準(zhǔn)，自定義標(biāo)志8類型3最后包1變量序號3大小1正文長度8包序號8正文N校驗(yàn)8bit4.3.4鏈?zhǔn)胶铜h(huán)行結(jié)構(gòu)多機(jī)PIO系統(tǒng)PIO MCU PIOPIO MCU PIOPIO MCU PIO環(huán)行結(jié)構(gòu)三機(jī)容錯系統(tǒng)的PIO通信 三臺主機(jī) 每臺機(jī)有兩個雙向PIO口 A口為數(shù)據(jù)幀，B口為命令幀 輸出采用3選2判決電路通信1 通信2 主機(jī)1# CPU S-100 總線接口S-100總線存儲器M開關(guān)量接口模擬量接口通信1 通信2 主機(jī)2# CPU S-100 總線接口S-100總線存儲器M開關(guān)量接口模擬量接口通信1 通信2 主機(jī)3# CPU S-100 總線接口S-100總線存儲器M開關(guān)

23、量接口模擬量接口執(zhí)行機(jī)構(gòu)4.4標(biāo)準(zhǔn)總線多機(jī)通信(OEM)OEM Original Equipment Manufacturer原設(shè)備生產(chǎn)商 (支持多機(jī)系統(tǒng))1. STD標(biāo)準(zhǔn)總線IEEE-961 8位機(jī)56線,16位機(jī)64線，數(shù)據(jù)總線、地址總線、邏輯電源、輔助電源、控制線。2. S-100總線3. Multibus 多總線IEEE-796信息傳輸協(xié)議線、總線仲裁線等共86線.Multibus總線定義 86線分為6類:地址線、數(shù)據(jù)線、信息傳送協(xié)議線、總線仲裁線、中斷控制線、共用線。1.地址線：22線，ADR0ADR19，/INH1、/INH2為地址禁止線。用來禁止同一模塊中的ROM或RAM，避免地

24、址的重疊引起的沖突。2.數(shù)據(jù)線(17根) DAT0DAT15, BHEN線,用來選擇是字節(jié)傳送還是字傳送.3.信息傳送協(xié)議線(5根) /MRDC, 存儲器讀命令線 /MWTC, 存儲器寫命令線 /IORC, I/O讀命令線 /IOWC, I/O寫命令線 /XACK, 應(yīng)答信號線(主-從模板)4.中斷控制線(9根) /INT0 /INT7, 8跟中斷請求線, 0最高 /INTA 中斷響應(yīng)線5.總線仲裁線(6根) 為支持多機(jī)系統(tǒng)而設(shè)置 /BCLK總線時鐘,與CPU并不同步. /BPRN總線優(yōu)先級輸入線 /BPRO總線優(yōu)先級輸出線 /BUSY總線忙 /BREQ總線請求 /CBRQ公共請求6. 共用線

25、(27根) 地線8, 電源14, 保留3 ,及以下2根 INIT 初始啟動 CCLK 固定時鐘Multibus 多機(jī)系統(tǒng)的通信機(jī)制 Multibus多機(jī)系統(tǒng)中采用了4種通信方法:1.總線共享存儲器通信法2.雙端口共享存儲器通信法3.雙微機(jī)PIO通信法4.雙微機(jī)SIO通信法4.4 SIO通信法1.總線標(biāo)準(zhǔn)RS-232C, 442, 449, 4852.常用串行接口芯片MC-6850, Intel8251, MCS-513. 51系列單片機(jī)UART-通用異步收發(fā)器 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 控制器SCON, 數(shù)據(jù)緩沖器SBUF 波特率發(fā)生器T1 控制方式 中斷或查詢51UART 內(nèi)部結(jié)構(gòu) Acc SCON SBU

26、F S.R SBUF T1 S.RTXDRXD51 SCON, SBUF寄存器 SCON 串口控制器 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SBUF 數(shù)據(jù)緩沖器 波特率計(jì)算工作方式: 波特率方式0: 擴(kuò)展并口 fB0=fosc/12方式1: 8位數(shù)據(jù) ( T1為方式2) fB1= 2SMOD fosc /12/32/(28 TH1 )方式2: 9位數(shù)據(jù) fB2= 2SMODfosc/64方式3: 9位數(shù)據(jù) fB3= fB1 8051串行通信編程舉例 發(fā)送程序試編寫51單片機(jī)UART發(fā)送子程序, 查詢方式. 發(fā)送數(shù)據(jù)在內(nèi)存30H-5FH中, 已知系統(tǒng)時鐘fosc=11.05

27、9MHz, 采用奇校驗(yàn)發(fā)送, UART工作模式為3(9位), 波特率為9600bps,SMOD=0.TPRG: MOV SCON, #11000000b; UART為方式3MOV TMOD, #00100000b; T1為方式2MOV TL1, #XL; 波特率為9600bps； XL=0fdHMOV TH1,#XH; (XL=XH)SETB TR1; 啟動T1工作;MOV R0, #30H; 發(fā)送數(shù)據(jù)首地址NEXT: MOV A , R0;取一個數(shù)據(jù); MOV C, P; 奇校驗(yàn)CPL C; MOV TB8, C; 裝入校驗(yàn)位; MOV SBUF, A; 發(fā)送; JNB TI , $; 等待

28、字節(jié)發(fā)送結(jié)束; CLR TI; 清除發(fā)送中斷標(biāo)志; INT R0;下一個數(shù)據(jù); CJNE R0, # 60H, NEXT; 是否全部發(fā)完 RET; 返回主程;異步通信協(xié)議雙機(jī)通信 采用的簡單協(xié)議 命令幀,、應(yīng)答幀(Y/N)多機(jī)通信 請求幀、應(yīng)答幀(Y/N)、信息幀開始字頭#1開始字頭#2命令字長度高位長度低位備用字?jǐn)?shù)據(jù)塊0-64K校驗(yàn)字符多機(jī)網(wǎng)絡(luò)形式 雙機(jī)通信 點(diǎn)-點(diǎn) 多機(jī)通信 主從式星型 主從式總線型 主機(jī)控制方法 點(diǎn)名式輪詢 請求選擇思考題4試編寫51單片機(jī)UART接收子程序, 中斷方式. 接收數(shù)據(jù)為ASCII碼字符，存放在地址為30H開始的內(nèi)存中，CR為結(jié)束字符，采用奇校驗(yàn)接收，如校驗(yàn)出

29、錯，停止接收，轉(zhuǎn)出錯處理，標(biāo)號為ERR: 。已知系統(tǒng)時鐘 fosc =11.059MHz, UART工作模式為3(9位), 波特率為9600bps, SMOD=0.第五章普通局域網(wǎng)與工控局域網(wǎng)5.1概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 1.相互通信 2.資源共享 通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng) WAN、MAN、LAN 端點(diǎn)與結(jié)點(diǎn)通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)主計(jì)算計(jì)主計(jì)算計(jì)主計(jì)算計(jì)終端終端ABCDEF通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 4種基本形態(tài) 星形 總線形 環(huán)形 網(wǎng)絡(luò)形星形、總線形、環(huán)形、網(wǎng)絡(luò)形復(fù)合結(jié)構(gòu)總線邏輯環(huán)樹形計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個龐大的系統(tǒng)，功能和結(jié)構(gòu)都十分復(fù)雜，通常從3個方面來描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)： 1.網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)也稱體系