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第五章 车用总线与通讯协议 第一节 计算机网络体系结构 第二节 车用总线技术的产生及应用现状 第三节 车用总线的市场前景 第四节 CAN总线介绍 第一节 计算机网络体系结构 计算机网络是计算机技术与通信技术相结合产生的新的技术领域。若干计算机用通信信道连接在一起，相互之间可以交换信息共享资源，就形成了计算机网络。 在国际标准化组织（ISO）提出的“开放系统互联”（OSI）的参考模式中，网络系统结构划分为7层。从上到下依次是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层，如图5-1所示。 下面简要介绍网络系统各层的功能。 第一节 计算机网络体系结构 一、物理层 物理层（Physical Layer）的作用是在物理传输媒体上传输各种数据的比特流，而不管数据的类型和结构如何。这一层除了规定机械、电气、功能、规程等特征外，主要考虑的问题还有： 1.传输速率 这里由波特率（每秒传输的码元数）和比特率（每秒传输的二进制位数）之分。 2.信道容量 信道容量即信道能支持的最大数据传输速率，它由信道的带宽和信噪比来决定。 第一节 计算机网络体系结构 3.传输媒体 传输媒体也就是传输电信号的物理介质。 4.调制/解调 调制/解调就是将一种数据转换成适合在信道上传输的某种电信号形式。 5.交换技术 交换技术有三种：电路交换、报文交换和分组交换。 （1）电路交换：要求在通信双方之间建立起一条实际的物理通路，并在整个通信过程中，这条通路被独占。 第一节 计算机网络体系结构 （2）报文交换：就是一个报文（长度无限制的数据块）在通过从源站到目的站之间的中间站时采用存储——转发方式（有缓冲区）。 （3）分组交换：就是将一个大报文分割成一定长度的信息单元（分组），各单元依次编号，以分组为单位进行存储——转发。 6.网络拓扑 网络拓扑指网络中节点的互联结构形式，如图5-2所示，主要有以下几种： （1）星型拓扑：在星型拓扑中，每个站点通过点——点连接到中央节点，任何两站之间的通信都通过中央节点进行。星型拓扑采用电路交换，一个站点的故障只会影响本站，而不会影响到全网。 第一节 计算机网络体系结构 （2）总线型拓扑：采用单一信道作为传输介质，所有站点通过相应硬件接口接至这个公共信道（总线）上，任何一个站点发送的信息，所有其他站都能接收。 （3）网型拓扑：每个站点都有一条或几条链路同其他站点相连。 （4）树型拓扑：树型拓扑是从总线型拓扑演变而来的。从树根开始，每一个节点下都可以有多个分支。 （5）环型拓扑：在环型拓扑中，站点和连接站点的点——点链路组成一个闭合环路，每个站点从一条链路上接收数据，然后以同样的速率从另一条链路发送出去。 第一节 计算机网络体系结构 7.多路复用技术 采用多路复用技术，可以将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再将各路信号分离开来。 多路复用技术有多种形式，如频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）和码分多路复用（CDMA）等。 （1）频分多路复用：就是将信道带宽按频率分割为若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号。 第一节 计算机网络体系结构 （2）时分多路复用：就是将使用信道的时间分成为一个个时间片，按一定规律将这些时间片分配给各路信号，每路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输。 （3）码分多址（使用所谓扩频技术）：它允许所有站点在同一时间使用整个信道进行数据传输。 二、数据链路层 在物理线路上，由于噪声干扰、信号衰减畸变等原因，传输过程中常常出现差错，而物理层只负责透明地传输无结果的原始比特流，不可能继续任何差错控制。因此，当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的规程来控制这些数据的传输，把实现这些规程的硬件和软件加到链路上，就构成了数据链路层（Data. Link Layer）。 第一节 计算机网络体系结构 数据链路层最重要的作用就是通过一系列数据链路层协议，在不可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。为此，通常将原始数据分割成一定长度的数据单元（帧），一帧内应包含同步信号、差错控制、流量控制、控制信息、数据信息、寻址等。这里主要介绍帧的结构和差错控制。 1.组帧与帧同步 在组帧方式中，关键问题是使接收方能够准确地从接收到的比特流中识别出帧的边界，取出帧来，这就是所谓帧同步。 第一节 计算机网络体系结构 这种协议有两大类：一是面向字符的，就是说，在链路上所传送的数据都必须是由字符集中的字符所组成，而且在链路上传送的控制信息也必须由同一字符集中的字符组成。另一个是1974年出现的面向比特的规程，后来修改为高级数据链路控制（HDLC）。下面简单介绍HDLC的主要内容。 HDLC使用一个特殊的比特模为帧的起始与结束标志F。为了防止在传输过程中，帧中其他地方出现