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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 18

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Intranet15

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　PROFIBUS21

1.3.3　CAN22

1.3.4　DeviceNet22

1.3.5　LonWorks23

1.3.6　ControlNet24

1.3.7　CC-Link25

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SPC3103

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　UART127

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4134

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 PROFIBUS191

6.5.4　添加主站和从站191

6.5.5　启动Set PG/PC192

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SJA1000248

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