计算机控制系统 教学课件 ppt 作者 马应魁 张虎 主编 张国华 主审第四章_通信技术.PPT

第四章 计算机控制系统中的数据通信技术 计算机控制系统 第四章计算机控制系统中的数据通信技术Data Communication Technology of Computer Control System Department of Control Science Engineering, Zhejiang University 本章主要内容 数据通信的基础知识 数据通信设备 数据通信中的检错与纠错 第一节 Unit 1 数据通信的基础知识 Basis of Data Communication 本节主要内容 数据通信概述 数据传输方式 多路复用技术 数据交换技术 4-1-1 数据通信概述（1） 通信系统模型 任何一个通信系统都可以借助如图所示的通信系统模型来抽象地进行描述。 4-1-1 数据通信概述（2） 发送与接受设备 发送设备：将信息源产生的报文经过编码变换为便于传送的信号形式，送往传输介质 接收设备：完成发送设备的反变换，即从带有干扰的信号中正确恢复出原有信号，并进行解码、解密等 4-1-1 数据通信概述（3） 工业数据通信系统中典型的发送与接收设备 各种变送器、传感器 各种数据采集装置 可编程逻辑控制器PLC，PID控制器等 作为监视操作设备的监控计算机或工作站 各种调节阀门 电机控制设备 变频器 工业机器人 网络连接设备，如中继器、网桥、网关等 4-1-1 数据通信概述（4） 通信传输的信息 语音、图像、文字、数据等 信息的类别 连续信息 信息的状态随时间而连续变化 离散信息 信息的状态是可列的或是离散的 通信中的两种基本传输信号 模拟信号和数字信号 4-1-1 数据通信概述（5） 模拟通信 以模拟信号作为载体来 传输信息 数字通信 以数字信号作为载体来 传输信息 数据通信 若信息源产生的是数据， 则整个通信过程称为数据通信 4-1-1 数据通信概述（6） 数据编码 在通信系统中，为实现正常通信，要对二进制码和字符的对应关系作一个统一的规定，这种规定即称为编码。 控制字符 美国信息交换标准码ASCII码 扩展ASCII码 4-1-1 数据通信概述（7） 调制 在发送端用基带（电信号所固有的频带）脉冲对载波波形的某个参数（如振幅、频率、相位）进行控制，使其随基带脉冲的变化而变化，以便于电信号的远传 振幅调制ASK(Amplitude Shift Keying） 用原始脉冲信号去控制载波的振幅变化 频率调制FSK(Frequency Shift Keying) 用原始脉冲信号去控制载波的频率变化 相位调制PSK(Phase Shift Keying） 用原始脉冲信号去控制载波的相位变化 4-1-1 数据通信概述（8） 三种调制信号示意图 4-1-1 数据通信概述（9） 报文与通信协议 报文：文本、命令、参数值、图片、声音等经过数字化后的传送信息 通信协议：通信设备之间控制数据通信与理解通信数据意义的一组规则。协议的关键要素是语法、语义和时序 4-1-2 数据传输方式（1） 基带传输与频带传输 基带是指电信号所固有的频带，直接将这些电脉冲信号进行传输，就称为基带传输，它不适合远距离传输 先进行调制使其频率变窄，再传输，则称为频带传输 串行传输与并行传输 数据在一个信道上按位依次传输的方式称为串行传输 数据在多个信道上同时传输的方式称为并行传输 4-1-2 数据传输方式（2） 串行传输中，接收端必须知道 波特率（单位：位/秒）、字符同步、帧（或块）同步 同步传输 发送端一边发送数据位，一边发送同步时钟，接收端根据发送端发送来的同步时钟接收数据位，即发送端与接收端的两个时钟是同步的 异步传输 发送端仅发送数据位，而不发送同步时钟，接收端根据双方事先约定的时间（波特率）进行接收，即发送时钟与接收时钟不同步 4-1-2 数据传输方式（3） 同步传输的优缺点 传输效率高，字符传输中不需要加起始位和停止位，其缺点是需增加一根时钟传输线 异步传输的优缺点 不需要时钟传输线，但字符传输中需要加起始位和停止位，因而传输效率较低 4-1-2 数据传输方式（4） 帧传输（必须采用ASCII码传输） 将要传输的信息（数据）组成一个包 首先发送数个同步字符（SYN） 随后开始发送帧起始字符（STX） 紧接着发送数据 最后发送帧结束字符（ETX） 采用帧传输的优缺点 传输速率高，占用CPU时间少，数据可靠； 缺点是要将原码转化成ASCII码，效率下降了一半 4-1-2 数据传输方式（5） 通信线路的工作方式 单工通信 半双工通信 全双工通信 4-1-2 数据传输方式（6） 传输速率 单位时间内传送的信息量, 调制速率 单位时间内所能调制的调制