多机与网络通信课件.pptx

多機與網路通信

7.1基本概念、功能、分類和性能參數7.1.1基本概念和功能所謂電腦網絡就是通過線路互聯起來的，自治的電腦集合，確切地講，就是將分佈在不同地理位置上的具有獨立工作能力的電腦、終端及其附屬設備用通信設備和通信線路連接起來，並配置網路軟體，以實現電腦資源共用的系統。

7.1.2分類電腦網絡的分類可按不同的分類標準進行劃分。1．按網路拓撲劃分電腦網絡的物理連接方式即通常所稱的網路拓撲(Topolodg)分為：匯流排型、星型、環型、網狀、樹狀和星環型拓撲。

2．按網路的覆蓋範圍劃分(1)局域網(LAN：LocalAreaNetwork)(2)城域網(MAN：MetropolitanAreaNetwork)(3)廣域網(WAN：WideAreaNetwork)3．按數據傳輸所用的結構和技術劃分可分為交換網和廣播網。4．按通信傳輸介質劃分可分為雙絞線網、同軸電纜網、光纖網和衛星網等。5．按信號頻帶佔用的方式劃分可分為基帶網和寬頻網。

7.1.3性能參數評價一個電腦網絡的性能最常用的性能參數和指標有：(1)延遲(delay)；(2)吞吐率(throughput)(3)丟失率(LossRate)；(4)抖動(jitter)；(5)同步(synchronous)。

7.2多機系統匯流排單片機的多機與網路系統在許多行業都得到了廣泛的應用，如工業、農業、生物和醫學領域。而在工業測試領域，多機與網路系統是大中型現代工程系統(如監測系統、綜合實驗系統、機器人、FMS、CIMS等)中的主要應用形式。

7.2.1單匯流排（1）概述1-wire單匯流排是Maxim全資子公司Dallas的一項專有技術。它採用單根信號線既傳輸時鐘又傳輸數據，而且數據傳輸是雙向的。1-wire單匯流排適用於單個主機系統，能夠控制一個或多個從機設備。

（2）硬體結構顧名思義，單匯流排只有一根數據線，設備(主機或從機)通過一個漏極開路或三態端口，連接至該數據線，這樣允許設備在不發送數據時釋放數據匯流排，以便匯流排被其他設備所使用。單匯流排端口為漏極開路。其內部等效電路如圖7-1所示。

圖7-1單匯流排的硬體結構示意圖

（3）命令序列典型的單匯流排命令序列如下：第一步，初始化。第二步，ROM命令跟隨需要交換的數據。第三步，功能命令跟隨需要交換的數據。（4）信號方式所有的單匯流排器件要求採用嚴格的通信協議，以保證數據的完整性。該協議定義了幾種信號類型：複位脈衝、應答脈衝、寫0、寫1、讀0和讀1。

圖7-2單匯流排初始化序列

圖7-3主機讀/寫時隙的時序示意圖

7.2.2I2C匯流排I2C匯流排是一個多主站匯流排。匯流排上各節點的主從關係只基於當時匯流排上數據流的方向，每個節點都可作為主站或從站。作為主站的節點產生時鐘信號並控制數據傳輸的開始、方向及結束。匯流排由串行數據線(SDA)和串行時鐘線(SCL)組成。所有的節點通過“線與”的關係連接到匯流排上。

圖7-4I2C匯流排系統構成

（1）主器件與從器件當匯流排上進行數據傳送時，—個器件既可以是主器件，也可以是從器件。起動傳輸並生成此次傳輸的時鐘信號的就是主器件。此時，其他任何被尋址的器件都被當作從器件。需要注意的是，主器件既可是發送器也可是接收器。

（2）數據傳送每個時鐘脈衝期間傳送一個數據位，在時鐘脈衝高電平期間SDA匯流排上數據必須保持穩定才能有效。在此期間數據線電平的變化將被譯解為控制信號。

（3）尋址匯流排中每個器件都有自己的獨一無二的地址。傳輸任何數據之前，主器件都要往匯流排上發出此次處理要訪問的從器件的地址。如果網路中存在與此地址匹配且工作正常的從器件，那麼他應應答主器件的尋址。

（4）I/O擴展I2C匯流排有很強的I/O擴展能力。例如：PCF8574晶片給匯流排提供高達64個可選用的能與之通信的I/O通道。其擴展辦法如圖7-5所示。I2C匯流排系列的各種功能晶片的串行口均為開路集電極(OC門)電路，只要直接掛在I2C匯流排上即可。

圖7-5I2C匯流排的I/O擴展

（5）多主能力分佈式智能，分佈式處理，資源共用以及為增加整個系統的資訊吞吐量都可以由分佈式控制結構來實現。而且對I/O介面也允許共用I/O資源。接入目標I2C匯流排系統用於生產過程的監控和調節的主電腦，多主能力也是必要的。

7.2.3ulan匯流排利用單片機的串行介面構成多個單片機網路的一種典型例子是Intel公司推出的μlan現場匯流排網路。現場匯流排(FieldBus)是當今分散式測控系統中的熱門話題。現場匯流排的主要特點有：現場匯流排設備只處理一些簡單、較低級的任務；只傳送和接收小量數據的報文；價格相應低廉。

82510的結構如圖7-6所示。包括匯流排介面、串行、定時和M