本书共8章，可归纳为3部分。第1部分（第2、3章）阐释了网络与通信的基础技术，包括网络硬件、网络软件、参考模型、网络拓扑结构、介质访问控制、网络传输介质，以及传输损伤、信道容量、信号编码、同步，通信差错检测、纠正、控制，流量控制，高级数据链路控制; 第2部分 （第1章、 第4～7章） 包括现场总线概述， EIA-232、 EIA-485和Modbus、CAN、DeviceNet、PROFIBUS等主流现场总线技术，以及关键技术、基本技术和优势分析; 第3部分（第8章）主要包括以太网基本技术、传统以太网和高速以太网，以及以太网优势总结。 　　本书体系完整，以标准/规范/协议为本，基本概念、基本原理阐释清晰，并给出了多个设计与应用实例。本书配有课件、教案、教学大纲、习题答案、试题试卷等教学资源，教师可在机械工业出版社教育服务网（www.cmpedu.com）下载。 　　本书可作为高等学校电气工程及其自动化、建筑电气与智能化、仪器仪表、机电一体化、计算机、软件工程、网络工程、物联网工程、传感器技术、通信工程与电子信息等相关专业的本科生和研究生教材或参考书，也可供相关领域的工程技术人员与技术管理人员学习参考。

高等院校教师

序
前言
第1章概论
1.1现场总线的概念
1.2现场总线系统的组成与网络架构
1.2.1现场总线系统的组成
1.2.2现场总线控制系统的网络架构
1.3现场总线的技术特点及优点
1.3.1现场总线的技术特点
1.3.2现场总线的优点
1.4现场总线标准
1.4.1制定现场总线国际标准的机构
1.4.2现场总线国际标准
1.4.3现场总线中国标准
1.4.4现场总线地区与国家标准及其他
现场总线
习题
第2章现场总线网络基础
2.1现场总线网络概观
2.1.1低层现场总线网络
2.1.2多层现场总线网络
2.2网络硬件
2.2.1基于传输技术的两种网络
2.2.2基于网络尺度的几种网络
2.3网络软件
2.3.1协议层次结构
2.3.2服务与协议
2.3.3面向连接的服务与无连接服务
2.4OSI参考模型与TCP/IP参考模型
2.4.1OSI参考模型
2.4.2TCP/IP参考模型
2.4.3OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较
2.5网络体系结构内的标准化
2.5.1标准以及协议层
2.5.2服务原语和参数
2.6网络拓扑结构
2.6.1网络拓扑的定义
2.6.2网络拓扑结构的分类与特点
2.7介质访问控制方式
2.7.1载波监听多点访问
2.7.2无冲突协议
2.8网络传输介质
2.8.1导向传输介质
2.8.2无线传输
习题
第3章现场总线通信基础
3.1数据传输及信号的时域与频域概念
3.1.1传输术语
3.1.2信号的时域与频域概念
3.2模拟数据和数字数据传输
3.2.1模拟数据和数字数据
3.2.2模拟信号和数字信号
3.2.3数据的信号表示
3.2.4模拟传输和数字传输
3.3传输损伤
3.3.1衰减
3.3.2时延失真
3.3.3噪声
3.4信道容量
3.4.1奈奎斯特公式
3.4.2香农公式
3.4.3每位信号能量与每赫兹噪声功率密度之比的表达式
3.5信号编码技术
3.5.1数字数据的数字信号编码
3.5.2模拟数据的数字信号编码
3.5.3数字数据的模拟信号编码
3.5.4模拟数据的模拟信号编码
3.6串行传输的时序控制——同步技术
3.6.1异步传输
3.6.2同步传输
3.7传输线路上的时间相关数据传输方向
3.7.1单工传输
3.7.2半双工传输
3.7.3全双工传输
3.8数据通信的差错检测
3.8.1数据通信的差错类型
3.8.2差错检测的原理
3.8.3奇偶校验
3.8.4循环冗余检验
3.9数据通信的差错纠正
3.9.1差错纠正的基本原理
3.9.2块码原理
3.10数据通信的流量控制
3.10.1一次最小完整性通信
3.10.2停止等待流量控制
3.10.3滑动窗口流量控制
3.11数据通信的差错控制
3.11.1停止等待ARQ
3.11.2返回N ARQ
3.11.3选择拒绝ARQ
3.12高级数据链路控制（HDLC）
3.12.1基本定义
3.12.2帧结构
3.12.3运行
习题
第4章基于UART的串行通信
4.1基于UART的串行通信的数据传输与节点硬件构成
4.1.1基于UART的串行通信的数据传输
4.1.2基于UART的串行通信的节点硬件构成
4.2EIA-232接口标准与电路
4.2.1机械特性与电气特性
4.2.2功能特性与过程特性
4.2.3常用连接方法
4.2.4用于EIA-232的电平转换芯片及接口电路
4.3EIA-485接口标准与电路
4.3.1EIA-485的技术参数
4.3.2EIA-485的端口连接
4.3.3用于EIA-485的电平转换芯片及接口电路
4.3.4采用MAX485芯片的EIA-485节点信号波形与电平
4.4Modbus协议与关键技术分析
4.4.1Modbus协议简要描述
4.4.2数据编码与数据模型
4.4.3寻址方式
4.4.4功能码分类简介
4.4.5正常响应与异常响应
4.4.6数据链路层的两种串行传输模式
4.4.7物理层的电气与机械特性
4.4.8Modbus关键技术分析
4.4.9Modbus主要功能码描述
习题
第5章CAN总线
5.1概述
5.2CAN技术规范
5.2.1CAN技术规范2.0A
5.2.2CAN技术规范2.0B
5.3CAN总线基本技术阐释与分析
5.3.1总线典型电平
5.3.2LLC子层和MAC子层
5.3.3MAC机制
5.3.4位定时的作用及硬同步与重同步
5.3.5数据帧与 CAN中断速率
5.3.6标准格式及扩展格式的数据帧、远程帧的区分
5.3.7总线长度与位速率
5.4独立CAN控制器SJA1000
5.4.1一般特性
5.4.2一般说明
5.4.3框图
5.4.4引脚排列
5.4.5功能说明
5.4.6直流特性
5.4.7交流特性
5.5CAN控制器接口——PCA82C250
5.5.1一般特性
5.5.2一般说明
5.5.3框图
5.5.4引脚排列
5.5.5功能说明
5.5.6直流与交流特性
5.6总线长度的确定
5.6.1总线长度与节点数的确定
5.6.2总线终端与网络拓扑结构
5.7CAN节点设计
5.7.1CAN节点硬件设计
5.7.2CAN节点软件设计
5.8CAN总线的应用
5.8.1概述
5.8.2CAN总线在电能质量监测系统中的应用
习题
第6章DeviceNet
6.1DeviceNet概述
6.1.1DeviceNet的由来、组织机构与标准
6.1.2DeviceNet的特点、优点与应用行业
6.1.3网络架构
6.1.4对象建模
6.1.5连接概述
6.1.6DeviceNet对象模型
6.2DeviceNet连接
6.2.1概述
6.2.2CAN标识符区的DeviceNet使用
6.2.3连接建立概述
6.2.4预定义主/从连接组
6.2.5客户机和服务器的连接终点
6.3DeviceNet信息协议
6.3.1显式信息
6.3.2输入/输出信息
6.3.3分段/重组
6.3.4重复MAC ID检测协议
6.4DeviceNet通信对象类
6.4.1链路生产者对象类定义
6.4.2链路消费者对象类定义
6.4.3连接对象类定义
6.4.4DeviceNet对象类定义
6.5网络访问状态机制
6.5.1状态转换框图
6.5.2重复MAC ID检测
6.6预定义主/从连接组
6.6.1概述
6.6.2预定义主/从连接组报文
6.6.3从站连接对象特性
6.6.4主站连接对象特性
6.6.5位选通命令/响应报文
6.6.6轮询命令/响应报文
6.6.7COS/周期报文
6.7DeviceNet指示器与开关
6.7.1指示器
6.7.2开关
6.8DeviceNet硬件设备
6.8.1DeviceNet设备开发
6.8.2DeviceNet设备类型
6.9DeviceNet网络配置软件
6.9.1RSNetWorx for DeviceNet软件
6.9.2DeviceNet Manager软件
6.9.3DeviceNet Configuration软件
6.10DeviceNet通信工具软件RSLinx
6.11DeviceNet设备EDS的功能
6.11.1EDS概述
6.11.2EDS的功能分析
6.12DeviceNet的优势分析
6.12.1DeviceNet优势之一——开放
6.12.2DeviceNet优势之二——低价
6.12.3DeviceNet优势之三——实时
6.12.4DeviceNet优势之四——可靠
6.12.5DeviceNet优势之五——标准
6.13基于DeviceNet现场总线的汽车总装生产线控制系统
6.13.1总装生产线设计目标
6.13.2控制系统
6.13.3系统构建与调试
习题
第7章PROFIBUS
7.1PROFIBUS概述
7.1.1PROFIBUS的产生及发展现状
7.1.2PROFIBUS的特点
7.1.3PROFIBUS协议分类
7.1.4PROFIBUS的系统组成
7.1.5PROFIBUS的MAC机制简述
7.1.6PROFIBUS设备管理机制简述
7.2PROFIBUS的OSI参考模型和协议结构
7.3PROFIBUS的物理层
7.3.1RS-485传输
7.3.2光纤传输
7.3.3数据服务
7.3.4用于PA的MBP传输
7.4PROFIBUS的数据链路层
7.4.1概述
7.4.2传输服务
7.4.3FMA1/2
7.4.4MAC机制
7.5PROFIBUS的应用层与网络管理
7.5.1虚拟现场总线设备
7.5.2通信对象与对象字典
7.5.3FMS服务
7.5.4低层接口
7.6PROFIBUS的用户层
7.6.1概述
7.6.2通信模型
7.6.3PROFIBUS-DP功能
7.6.4设备数据库文件GSD
7.6.5设备行规
7.7PROFIBUS-DP应用系统设计及应用
7.7.1PROFIBUS-DP智能从站方案设计
7.7.2PROFIBUS-DP智能从站硬件设计
7.7.3PROFIBUS-DP智能从站软件设计
7.7.4PROFIBUS-DP应用系统设计
习题
第8章以太网
8.1以太网基本技术
8.1.1以太网的特征
8.1.2以太网CSMA/CD的MAC截断二进制指数退避算法
8.1.3以太网MAC原始帧格式
8.1.4以太网MAC帧/包格式
8.1.5无效的MAC帧
8.1.6MAC参数
8.2传统以太网
8.3高速以太网
8.3.1快速以太网
8.3.2千兆以太网
8.3.3万兆以太网
8.3.440Gbit/s和100Gbit/s以太网
8.4IEEE 802.1Q VLAN标准在802.3中的应用
8.4.1VLAN的概念
8.4.2带标签控制信息的IEEE 802.3 MAC帧格式
8.5以太网简要回顾
8.5.1以太网的优势
8.5.2以太网速率不断提升的技术因素
习题
参考文献