现场的总线技术02 数据通信基础与网络互联.ppt

第二章 数据通信基础与网络互联 第2章 数据通信基础与网络互联 2.1 数据通信基础 2.2 现场控制网络 2.3 网络硬件 2.4 网络互联 2.5 网络互联设备 2.6 通信参考模型 2.1 数据通信基础 2.1.1 基本概念 1.总线的基本术语 （1）总线与总线段(bus segment)。 从广义说，总线就是传输信号或信息的公共路径，是遵循同一技术规范的连接与操作方式。 一组设备通过总线连在一起称为“总线段”。 可以通过总线段相互连接把多个总线段连接成一个网络系统。 （2）总线主设备 可在总线上发起信息传输的设备叫做“总线主设备”(bus master) ，又称命令者。 （3）总线从主设备 不能在总线上主动发起通信、只能挂接在总线上、对总线信息进行接收查询的设备称为总线从设备(bus slaver)，也称基本设备。 在总线上可能有多个主设备，某一设备既可以是主设备，也可以是从设备，但不能同时既是主设备又是从设备。 （4）控制信号（三种类型） （a）控制连在总线上的设备，让它进行所规定的操作，如设备清零、初始化、启动和停止等。 （b）用于改变总线操作的方式，如改变数据流的方向，选择数据字段的宽度和字节等。 （c）表明地址和数据的含义，如对于地址，可用于指定某一地址空间，或表示出现了广播操作；对于数据，可用于指定它能否转译成辅助地址或命令。 （5）总线协议 管理主、从设备使用总线的一套规则称为“总线协议”(bus protocol)。这是一套事先规定的、必须共同遵守的规约。 2.总线操作的基本内容 （1）总线操作 总线上命令者与响应者之间的连结→数据传送→脱开这一操作序列称为一次总线“交易”(transaction)，或者叫做一次总线操作。“脱开”(disconnect)是指完成数据传送操作以后，命令者断开与响应者的连接。 （2）总线传送 “读”(read)数据操作是读来自响应者的数据；“写”(write)数据操作是向响应者写数据。读写操作都需要在命令者和响应者之间传递数据。 （3）请求通信 通信请求是由总线上某一设备向另一设备发出的请求信号，要求后者给予注意并进行某种服务。它们有可能要求传送数据，也有可能要求完成某种动作。 （4）寻址 寻址过程是命令者与一个或多个从设备建立起联系的一种总线操作。通常有以下三种寻址方式: （a）物理寻址 用于选择某一总线段上某一特定位置的从设备作为响应者。 （b）逻辑寻址 用于指定存储单元的某一个通用区，而并不顾及这些存储单元在设备中的物理分布。 （c）广播寻址 广播寻址用于选择多个响应者。 （5）总线仲裁 总线在传送信息的操作过程中有可能会发生“冲突”(contention)。为解决这种冲突，就需进行总线占有权的“仲裁”（arbitration)。总线仲裁是用于裁决哪一个主设备是下一个占有总线的设备。 总线仲裁操作和数据传送操作是完全分开且并行工作的，因此总线占有权的交接过程不会耽误总线操作。 （6）总线定时 总线操作用“定时”(timing)信号进行同步。定时信号用于指明总线上的数据和地址在什么时刻是有效的。 定时信号有异步和同步两种。 （7）出错检测 在总线上传送信息时会因噪声和干扰而出错，因此在高性能的总线中一般设有出错码产生和校验机构，以实现传送过程的出错检测。 （8）容错 设备在总线上传送信息出错时，如何减少故障对系统的影响，提高系统的重配置能力是十分重要的。故障对分布式仲裁的影响就比菊花链式仲裁小。后者在设备出故障时，会直接影响它后面设备的工作。总线系统应能支持软件利用一些新技术，如动态重新分配地址，把故障隔离开来，关闭或更换故障单元。 2.1.2 通信系统的组成 通信系统是传递信息所需的一切技术设备的总和。它一般由信息源和信息接收者，发送、接收设备，传输媒介几部分组成。 1.信息源和接收者 信息源和接收者是信息的产生者和使用者。 在数字通信系统中传输的信息是数据，是数字化了的信息。这些信息可能是原始数据，也可能是经计算机处理后的结果，还可能是某些指令或标志。 信息源可根据输出信号的性质不同分为模拟信息源和离散信息源。 2.发送设备 发送设备的基本功能是将信息源和传输媒介匹配起来，即将信息源产生的消息信号经过编码，并变换为便于传送的信号形式，送往传输媒介。 信源编码：把连续消息变换为数字信号； 信道编码：使数字信号与传输介质匹配，提高传输的可靠性或有效性。 发送设备还要包括为达到某些特殊要求所进行的各种处理，如多路复用、必威体育官网网址处理、纠错编码处理等。 3.传输介质 传输介质指发送设备到接收设备之间信号传递所经媒介。它可以是无线的，也可以是有线的(包括光纤)。有线和无线均有多种传输媒介，如电磁波、红外线为无线传输介质，各种电缆、光缆、双绞线等为有线传输