现场总线技术2.ppt
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湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型网络发展中一个重要里程碑便是网络发展中一个重要里程碑便是ISOISO(InternetInternetStandardOrganizationStandardOrganization,国际标准组织)对,国际标准组织)对OSIOSI(OpenSystemInterconnectOpenSystemInterconnect,开放系统互连),开放系统互连)七层网络模型的定义。
它不但成为以前的和后续的七层网络模型的定义。
它不但成为以前的和后续的各种网络技术评判、分析的依据,也成为网络协议各种网络技术评判、分析的依据,也成为网络协议设计和统一的参考模型。
设计和统一的参考模型。
湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系主要目的主要目的:
是为解决异种网络互连时所遇到的:
是为解决异种网络互连时所遇到的兼容兼容性性问题。
问题。
优点优点:
将将服务、接口和协议服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来;这三个概念明确地区分开来;各层之间具有很强的独立性,互连网络中各实体采各层之间具有很强的独立性,互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的,只要向上提供相同用什么样的协议是没有限制的,只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。
的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。
第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系服务服务说明某一层为上一层提供一些什么功能,说明某一层为上一层提供一些什么功能,接口接口说明上一层如何使用下层的服务,说明上一层如何使用下层的服务,协议协议涉及如何实现本层的服务;涉及如何实现本层的服务;第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型“开放开放”并不是指对特定系统实现具体的互联并不是指对特定系统实现具体的互联技术或手段,而是技术或手段,而是对标准的认同对标准的认同。
一个系统是开放。
一个系统是开放系统,是指它可以与世界上任一遵守相同标准的其系统,是指它可以与世界上任一遵守相同标准的其他系统互联通信。
他系统互联通信。
湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系好处好处:
减轻问题的复杂程度,一旦网络发生故障,减轻问题的复杂程度,一旦网络发生故障,可迅速定位故障所处层次,便于查找和纠错;可迅速定位故障所处层次,便于查找和纠错;在各层分别定义标准接口,使具备相同对等在各层分别定义标准接口,使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作,各层之间则相对层的不同网络设备能实现互操作,各层之间则相对独立,一种高层协议可放在多种低层协议上运行;独立,一种高层协议可放在多种低层协议上运行;能有效刺激网络技术革新,因为每次更新都能有效刺激网络技术革新,因为每次更新都可以在小范围内进行,不需对整个网络动大手术;可以在小范围内进行,不需对整个网络动大手术;便于研究和教学。
便于研究和教学。
第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系提供网络与最终用户之间的界面。
提供网络与最终用户之间的界面。
转化特定设备的数据和格式,使通信与设备无关。
转化特定设备的数据和格式,使通信与设备无关。
在应用程序之间建立连接和会话,并验证用户身份。
在应用程序之间建立连接和会话,并验证用户身份。
提供节点之间可靠的数据传输提供节点之间可靠的数据传输,负责数据格式的转换负责数据格式的转换。
实现节点间数据包的传输实现节点间数据包的传输,处理通信堵塞和介质传输速率等问题处理通信堵塞和介质传输速率等问题保证在数据节点之间可靠地传输数据帧保证在数据节点之间可靠地传输数据帧规定物理线路的机械特性、电气特性、功能特性、过程特性规定物理线路的机械特性、电气特性、功能特性、过程特性ISO/OSIISO/OSI七层协议模型七层协议模型-功能功能第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系5.会话层会话层6.表示层表示层7.应用层应用层4.传输层传输层2.数据链路层数据链路层3.网络层网络层1.物理层物理层4.传输层传输层2.数据链路层数据链路层3.网络层网络层1.物理层物理层5.会话层会话层6.表示层表示层7.应用层应用层数据数据网络设备传输数据的过程是按照网络设备传输数据的过程是按照OSIOSI参考模型来运动的参考模型来运动的第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系它是它是OSIOSI的第一层,虽然处于最低层,却是整个的第一层,虽然处于最低层,却是整个开放系统的基础。
开放系统的基础。
主要作用:
物理层为设备之间的数据通信主要作用:
物理层为设备之间的数据通信提供提供传输介质及互连设备传输介质及互连设备,为数据传输提供可靠的环,为数据传输提供可靠的环境。
境。
第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系物理层的主要功能物理层的主要功能:
l物理连接的建立、维持和拆除。
物理连接的建立、维持和拆除。
l实体之间信息的按比特传输。
实体之间信息的按比特传输。
l实现四大特性的匹配(机械特性、电气特性、实现四大特性的匹配(机械特性、电气特性、功能特性、规程特性)功能特性、规程特性)第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系物理层协议的内容物理层协议的内容物理层标准物理层标准物理层标准物理层标准主要任务主要任务主要任务主要任务就是要规定就是要规定就是要规定就是要规定DCEDCEDCEDCE设备和设备和设备和设备和DTEDTEDTEDTE设设设设备的接口,包括接口的机械特性、电气特性、功能备的接口,包括接口的机械特性、电气特性、功能备的接口,包括接口的机械特性、电气特性、功能备的接口,包括接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。
特性和规程特性。
特性和规程特性。
特性和规程特性。
第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议DTEDTE是数据终端设备。
数是数据终端设备。
数据电路端接设备据电路端接设备DCEDCE。
DCEDCE的作的作用就是在用就是在DTEDTE和传输线路之间和传输线路之间提供信号变换和编码的功能,提供信号变换和编码的功能,并且负责建立、保持和释放数并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。
据链路的连接。
DTEDTE通过通过DCEDCE与与通信传输线路相连,如图所示。
通信传输线路相连,如图所示。
是美国电子工业协会是美国电子工业协会EIAEIA制定制定的著名物理层标准。
的著名物理层标准。
湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系I.I.机械特性机械特性规定物理连接器的规格尺寸、插针或插孔的数规定物理连接器的规格尺寸、插针或插孔的数量和排列情况、相应通信介质的参数和特性等。
量和排列情况、相应通信介质的参数和特性等。
II.II.电气特性电气特性规定了在链路上传输二进制比特流有关的电路规定了在链路上传输二进制比特流有关的电路特性,通常包括发送器和接收器的电气特性以及与特性,通常包括发送器和接收器的电气特性以及与互联电缆相关的规则。
互联电缆相关的规则。
第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议III.III.功能特性功能特性规定信号线的功能或作用。
规定信号线的功能或作用。
IV.IV.规程特性规程特性定义定义DTEDTE和和DCEDCE通过接口连接时,各信号线进行通过接口连接时,各信号线进行二进制位流传输的一组操作规则。
二进制位流传输的一组操作规则。
湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系常用的标准物理层接口常用的标准物理层接口1.RS-232C1.RS-232C是美国电子工业协会是美国电子工业协会EIAEIA于于19691969年公布的通信协议,它年公布的通信协议,它的全称是的全称是“数据终端设备(数据终端设备(DTEDTE)和数据通信设备()和数据通信设备(DCEDCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准之间串行二进制数据交换接口技术标准”。
第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系RS-232-CRS-232-C建议使用建议使用2525针的针的DD型连接器型连接器DB-25DB-25,但是在微型,但是在微型计算机的计算机的RS-232CRS-232C串行端口上,大多使用串行端口上,大多使用99针连接器针连接器DB-9DB-9。
第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系不足之处:
不足之处:
1.1.传输速率较低,最高为传输速率较低,最高为20bps20bps;2.2.传输距离短,最大通信距离传输距离短,最大通信距离15m15m;3.3.接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片等。
芯片等。
第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系2.RS-422A2.RS-422A1.1.采用平衡驱动、差分接收电路,从根本上取消采用平衡驱动、差分接收电路,从根本上取消了信号地线,大大减少了地电平所带来的共模了信号地线,大大减少了地电平所带来的共模干扰。
干扰。
2.2.最大传输速率最大传输速率10Mbps10Mbps,允许的最大通信距离为,允许的最大通信距离为12m12m。
传输速率为。
传输速率为100kbps100kbps时,最大通信距离为时,最大通信距离为1200m1200m。
一台驱动器可以连接。
一台驱动器可以连接1010台接收器。
台接收器。
第四节第四节通信系统的协议模型通信系统的协议模型一、物理层协议一、物理层协议湖北水利水电职业技术学院湖北水利水电职业技术学院电力电子工程系电力电子工程系3.RS-4853.RS-4851.1.使用使用RS-485RS-485通信接口和双绞线可组成串行通信网通信接口和双绞线可组成串行通信网络,构成分布式系统,络,构成分布式系统,最多可连接最多可连接128128个站个站。
2.2.逻辑逻辑“1”1”以两线间的电压差为以两线间的电压差为+(2-62-6)VV表示,表示,逻辑逻辑“0”0”以两线间的电压差为以两线间的电压差为-(2-62-6)VV表示表示。
接口信号电平比接口信号电平比RS-232CRS-232C降低了,因而不易损坏接降低了,因而不易损坏接口电路的芯片,
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- 现场总线 技术