计算机通信技术在仪器中的应用

====Word行业资料分享-可编辑版本-双击可删 第一章绪论通信消息的传递过程三个阶段：1语言手势烽火；2文字印刷邮政；3电话电报网络（以电信号为媒介）。 通信技术的发展：新技术新器件的应用；通信原理。1.2通信系统的组成：人一人，人一机器，机器一机器通信模型：信源一一发送设备一一信道一一接收设备一一信宿 （发送方） T （接收方）噪声（1） 信源：模拟数字 （2） 信宿（收信者）：信息转换为收信者能够识别的形式。（3） 发送设备：连接信源、信道，把信源信号处理成便于传输的形式。（4） 接收设备：发送设备的逆转换，差错控制。 （5） 信道：区分数字通信系统和模拟通信系统的依据。信源调制器信道解调器信宿 调制器：频域搬移原因：（1）为了传输过程中抗干扰。（2）易多路复用。（3）为了远距离传输。 信源编码器：（1）模拟信号的数字传输。（2）数据压缩。信道编码器：（1）差错控制。（2）加密。 数字调制器：远距离传输、抗干扰、复用（和模拟调制器相似）、同步。（1） 抗干扰能力强（2） 差错可控：校验（3） 便于大规模集成 （4） 易于各种数字终端连接（5） 保密性好 （6） 传输与交换有机结合传输（data）交换（IP地址、MAC地址、端口号）（7） 容易实现多路复用（1） 消息的物理特性区分：电话、电报、以太网等。 （2） 传输信号的特征：数字、模拟。 （3） 调制：基带传输；调制传输。 （4） 复用方式：时分、频分、码分多址。（5） 传输的媒介：有线、无线。 （1）消息传播的方向与时间的关系：单工、半双工、全双工::Word行业资料分享-可编辑版本-双击可删 ::Word行业资料分享-可编辑版本-双击可删 ====Word====Word行业资料分享-可编辑版本-双击可删==== （2）消息的排列来分类：串行、并行。Ethernet,usb,rs232，打印机并口，蓝牙迅驰（1）消息：统计特性离散信号事件0123456789概率％261686所有概率之和为1（2）离散事件的信息量 单个事件出现的概率越小，信息量越大 事件持续的时间越长，信息量越大 对①把事件的概率倒数值的对数作为信息量的大小 I（xi）=^og-L-2P（Xi）例：二元系统，p（o）=4,问”1”出现后，信息量=?i（i）=log-1- ,p（i）=i-p（o）=3，所以i（i）=log32p（1） 4 23对②把每个事件信息量求和事件：011110 1(011110)=2XI(0)+4XI(1)=2X2+4x0.415=5.66 （1） 指标：有效、可靠、适应、标准、经济（2） 对模拟系统 有效性：用有效带宽来描述模拟系统的有效性，占用的频带越窄，效率越高。 可靠性：用接收着的信号的信噪比描述。信号能量"'噪声能量 （3）数字系统用传输速率描述有效性，用误码率来描述可靠性 有效性：单位时间内传输的码元个数码元速率Rs（波特率）单位时间内的信息量，信息速率R（比特率）b一个码元有可能携带多个信息量，所以两者有所区别，又有所联系例：0.5min48000个码元①二进制信号R-?S2R-?b2②八进制信号R-?S8R-?b848000R^^——-1600B/sR-R-1600bit/sS20.5X60b2S2R-R-1600bit/sS8 S2Rb8=RS8X颱；-4800bit/s可靠性：误码率，误信率第二章测控仪器的网络接入

'接入技术特述以太网硬件系统TCP/IP协议以太网的接入特点：总线型,CSMA/CD,MACCSMA/CD：CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection载波侦听多路获取，具有冲突检测。CSMA/CD：CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetectionMAC：标识主机用六个字节来表示。以太网接入技术JPC+网卡+驱动|mcu+网络芯片+驱动电平转换3.驱动部分设计（以后再补）2.3CSMA/CD技术硬件系统电平转换3.驱动部分设计（以后再补）2.3CSMA/CD技术CS:载波侦听若空闲发又有冲突（同时发）停止等待重发等待时间=?发送次数：n时间r:设计 0v=随机数r<2k,K=min（n,10）nkrE(r)110,112220,12332330,1....772注意：64字节从目的地址开始算起，若不够64字节，用填充为填到64字节导言7个字节都是10101010帧起始符1个字节10101011目的地址6个字节MAC源地址6个字节MAC长度类型域16位有效数据填充位全零CRC32位申请空区兰成DS 将REG与DS相连骨置寄存器启动針据此谖软件驱劫发送3?位1硬件目动完成等回遍时间/\当导言与帧起始发送完，发送64字节。有冲突则发32位的“1”再给n=n+1接收时：(1)(2)(3)(4)(5)帧长＜64字节，丢弃目的地址是本机？不是则丢弃CRC校验，错，丢弃帧长为8bit整数倍？接收第三章TCP/IP协议详解网络协议:ISO的OSITCP/IP应用层为用户服务应用层表示层数据格式进行转换会话层协调各软个件间的工作传输层端到端完整通信传输层网络层交换路由网络层链路层点到点帧的传输链路层物理层传输比特流TCP/IP分层协议族应冃厚网络县包的封装/分用DATAE尊旅：包含TCP头；DATA'罗尸；包題濒t3p头ITCP头|d&TA以大网头 IP头 TCP笑MTACRC存节以太网封装格式长度类型0800：IP包0806:ARP包8035：RARP包——IP地址的转换ARP：已知IP求物理地址RARP：已知MAC求IP地址ARP格式：长度类硬件类协议类硬件地协议地SenderSenderDetDetMACMAC型域型域址长度址长度OPMacIpMacIp====Word====Word行业资料分享-可编辑版本-双击可删 ::Word行业资料分享-可编辑版本-双击可删 2 0100 0110 2“1"：ARP请求“2”：ARP应答“3"：RAPR请求“4”：RAPR应答过程A---B1、A发广播包目的源Mac0806•••••••••••“1”AMACAIP、、、、、BIPMAC全12、B---AAMACBMAC0806•••••••••••“2”BMACBIPAMACAIPOS:管理了一个ARP缓存IpC.IpMacIpC.IpC.Mac3.4IP协议（网络层的核心）：提供了不可靠的无连接服务。不可靠：出错丢弃，发ICMP包。无连接：3.4.1IP头以太网头14字节IP头20字节TCP头22字节DATA0314位版本号 4位首部长度8位服务类型16位总长16位表示3位标志 13位片偏移8位TTL 8位协议16位首部校验和32位源IP32目的IP8位协议：1.ICMP2.IGMP6.TCP17.UDP（有一点上课补充看笔记）PING----基于ICMP协议的应用程序20字节IP头 ICMP数据0 7 8 15 16 318位类型 8位代码 16位校验和

对于PING程序：8位类型为8或0；8位代码为0。网络上时间的同步0 7 81513,网络上时间的同步0 7 81513,14 |0校验和标识符 序列号—发送时间（以ms为单位A的）接收时间（以ms为单位B的）传送时间（以ms为单位B的）默认还会有一个A的接收时间四个时间例如：A.发 1433B.收相同 1503A.收（默认会有）1617所以1433+1617=30503050/2=15251503和1525对比即可得时间差IPIP路由 IP层维护路由表，查表，把包送到相应的端口收阳数据包若可的目的IP划址为本机或为广韻，棱收若本机无档由功能收阳数据包若可的目的IP划址为本机或为广韻，棱收若本机无档由功能,舍弃苜与蹬由功能则；1.査蹈曲表,拢到与目旳Ip完全匹配旳斐目转发N珑到匹配的网告号3.转到琢认的読目辑发目标网关192.168.0.11127.0.目标网关192.168.0.11127.0.点 八、、点通信太网头例如：点 八、、点通信太网头例如：192.168.0.3---192.168.0.4查路由表，直接收IP头 （数据）① 以太网头 IP头 （数据）目的的MAC：,0.254的Mac（先接收再转发）② 以太网头 ~~IP头 （数据） 注意：IP头部信息始终保持不变（自己分析源IP）端到端靠IP地址路由IP层点到点靠Mac地址.3IP选路的重定向 此时.0.3向.0.11发数据： ①发给R2②R2发给,0.1③.0.1转给.0.11④R2发给.0.3发给一个数据包，ICMP数据包，重定向 3.4UDP协议：每个操作近产生一个数据包。（无连接，不可靠）UDP头0 1516 31源端口号目的端口号0 1516 31源端口号目的端口号16位UDP16位校验码UDP数据 以太网头IP头UDP头数据IP程序 3.5TCP协议：有连接，可靠，字节流可靠性： （1）应用数据被分成适当大小的块；（2）每发一包，启动一个定时器，若未确认就重传； （3）收到数据，确认；（4）检查校验和，出错就丢弃；（5）重组失序包；（6）丢弃重复包;（7）流量控制 滑动窗口协议。 16位源端口1616位源端口16位目的端口32位序号（A的序号）32位确认序号（A已收到的B的号）4位首保留长16位窗口大小16位校验和16位窗口大小••••••••••URG: ACK:确认位有效PSH:RST:SYN:同步 FIN:结束标志 TCP协议连接的建立：通过交互完成，三次握手。TCP连接的断开（四次握手）::Word行业资料分享-可编辑版本-双击可删 ::Word行业资料分享-可编辑版本-双击可删 胸认号（N+ILJ.表示已E踊收到前N个.请求是第N+：［个在A投出断开之后,B対A的断开湖出難认,1旦日布£有断开A,所以白巴可以结陽徴痘.直剥B主动旺幵A.且A对其作出滑动窗:SVNNAfNA0)WIN4096MM(NA+1)WIN4096ACKINB+1)W1N40Q61:1025<1024*ACK1WIN<439d>1025!2349ack12MS：2O73<1D24>还有一部分看笔记上。第五章智能仪器中共享存储器通信技术、多处理器系统J松耦合i紧耦合：相互之间一定有依赖关系二、共享存储器系统的物理结构'1.公用总线共享存储器籍2.矩阵开关式共享存储器系统3多端口共享存储器系统4.总线窗口共享存储器籍公用总线共享存储器系统单总线也可以变成双总线或多总线（备份用）3.多端口共享存储器系统本质型多端口共享存储器（AB、DB、CB）：缺点是容量小非本质型多端口CM例：设计一个8K*8的双端口共享存储器

PLF2 11 <741s244*20E―□741s244+2 -3741s245PLF2 11 <741s244*20E―□741s244+2 -3741s245DE■萨1罷45P2P1ina'la"OF62648k*BSRAM4.总线窗口共享存储器系统总线窗口由通用性、扩展性很强的处理器或单片机实现此种方法用在例如像ARM9和51的共享存储器通信上。三、共享存储器的逻辑结构虚拟结构信箱结构缺点：对资源利用率的下降。通信池结构优点：利用率高缺点：制约性加强。第六章智能仪器与系统的PIO通信技术一、PIO信道的基本形式信道的形式（串行、并行都可以适用）点到点菊花链结构点到点环形结构点到点总线形结构点到点、一点对多点网格结构点到点复合形结构（1至5的结合）PIO的基本形式：1.单I/O接口的PIO信道例如:二、PIO接口的分类零线握手联络并行接口单线握手联络并行接口双线 点到点单向选通信号单向点到点选通响应单双向都可以 数据有效 未准备好接收数据 未接收到数据但主要是点到点一点到多点点到点三、流量控制 式停等控制方式 点到点标志类型最后包标志变量序号大小正文长度包序号正文校验四、系统的通信协议（自定义）8位3位1位3位1位8位8位n个字节8位标志：帧的开始 标志：帧的开始 类型5种：000001010011100命令帧 数据帧（帧的类型和标量序号有关）出错帧 要求诊断帧（要求重发） 第七章仪器仪表与系统SIO通信技术RS422/RS423接口（全双工）4线接口平衡发送器MC3487 TTL一差分差分差动接收器MC3486差分一TTLRS485（半双工）两根线RS232RS422RS485工作方式单端差动差动节点数1发1收1发10收1发32收最大传输电缆长度15米最大传输速率20Kbps最大驱动输出电压正负25V1200米1200米10Mbps10Mbps-0.25V〜+6V-7V~+12V3.串行总线（ICtoIC）同步数据线SDA400Kbps时钟线SCL数据传输格式起始位被控接收器地址R/W确认位数据确认位•••••停止位R主接收从发送起始位被控接收器地址R/W确认位数据确认位•••••停止位W主发送从接收4.SPI接口（串行外设接口）'时钟线SCK四线接口,MISO四线接口,MOSISS时序图看笔记上面5.1394总线IEEE---1394MbpsMbps最大传输距离＜=最大可支持16层树形网段72m最多可以连接63台设备（在同一个网段内）支持热插拔电缆形式6根：一对时钟、一对数据、一对电源线8〜40V4根：一对时钟、一对数据6.USB总线优点：（1）只用一个端口地址和一个中断源，采用菊花链结构（2） 支持即插即用和热插拔（3） 供电灵活+5V，500mAUSB2.0规范480Mbps

（5） 提供四种数据传输方式 （6） 最多可支持127个设备USB接口（四线制）：D+,D-；VBUS（+5V,500mA）,GND逻辑地电缆长度V5mUSB设备（三种）：USB主机（USBhost）USB设备（USBdevice）USB集线器（USBhub）USB系统拓扑结构： USB总线数据传输方式（四种）: （1） 控制传输方式 （2） 同步传输方式 （1） 控制传输方式 （2） 同步传输方式 （3） 中断传输方式 （4）