《工业控制网络》题库有答案.pdf

工业控制网络期末考试 第 1 页 共 16 页 工业控制网络期末考试复习题工业控制网络期末考试复习题 一、一、概念题概念题 1、现场总线 答：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间 的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。 2、模拟数据编码 答：分别用模拟信号的不同幅度、不同频率、不同相位来表达数据的 0， 1 状态的，称为模拟数据编码。 3、数字数据编码 答：用高低电平的矩形脉冲信号来表达数据的 0，1 状态的，称为数字 数据编码。 4、单极性码 答：信号电平是单极性的数字数据编码。 5、双极性编码 答：信号电平为正、负两种极性的数字数据编码。 6、归零码（RZ） 答：在每一位二进制信息传输之后均返回零电平的数字数据编码。 7、非归零码（NRZ） 答：在整个码元时间内维持有效电平的数字数据编码。 8、差分码 用电平的变化与否来代表逻辑“1”和“0 的数字数据编码。 9、基带传输 答：就是在数字通信的信道上按数据波的原样进行传输，不包含有任何 调制 10、载波传输 答：采用数字信号对载波进行调制后实行传输。 11、单工通信 答： 就是指传送的信息始终是一个方向， 而不进行与此相反方向的传送。 12、半双工通信 答：是指信息流可在两个方向上传输，但同一时刻只限于一个方向传输 13、全双工通信 是指能同时作双向通信。 14、广播式网络 答：仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。短的消息，即按某 种语法组织的分组或包，可以被任何机器发送并被其它所有的机器接收。分 组的地址字段指明此分组应被哪台机器接收。一旦收到分组，各机器将检查 它的地址字段。如果是发送给它的，则处理该分组，否则将它丢弃。 15、点到点网络 工业控制网络期末考试 第 2 页 共 16 页 由一对对机器之间的多条连接构成。为了能从源到达目的地，这种网络 上的分组可能必须通过一台或多台中间机器。 16、类 一组表示同种系统组件的对象。一个类是一个对象的一种概括。一个类 中所有的对象在形式和行为上是相同的，但是它们可以包含不同的属性值。 17、实例 一个对象的一个明确的真实（物理）事件。 18、属性 一个对象的一个外部可视特性或特点的一种描述。 19、仅限组 2 服务器 一个 UCMM 非能力的和必须使用预定义主/从连接组来建立通信的从站。 20、预定义主/从连接组 一组便于典型主/从关系通信的连接。一个应用至应用连接的创建及配 置所涉及的诸多步骤已在预定义主/从连接组的定义中被取消。而它所提供 的方法使得可用较少的网络和设备资源来建立一个通信环境。 21、广播风暴 网络上的一个错误数据包的广播，它会引起多个主机立刻响应。一般说 来，这种平等的错误数据包会引起风暴严重地成指数增长。 22、数据报 装载足够由一个源到目的计算机的路由信息的数据的一个自身含有的 独立实体，而不需依靠源与目的计算机先前的信息交换和传输网络。 23、封装 分层协议使用的一种技术，即当前层将头部信息添加到来自上一层的协 议数据单元（PDU） 。 二、二、填空题填空题 1、现场总线控制系统硬件包括：通信线、连接在通信线上的设备；软件包 括：组态工具软件、组态通信软件、控制器编程软件、用户程序软件、设备接口 通信软件、设备功能软件、监控组态软件。 2、在现场总线控制系统中，总线设备主要分为 6 类：变送器/传感器；执行 器；控制器；监控/监视计算机；现场总线网桥/网关；其它现场总线设备，如人 机界面、条形码识别器等。 3、现场总线具有数字化、开放性、分散性、互操作性、互换性、现场环境 的适应性等特点。 4、进入“工业控制系统用现场总线”国际标准 IEC61158（ED2.0）中的现 场总线类型有 FF H1、 ControlNet、 Profibus、 P-Net、 FF HSE、 SwiftNet、 WorldFIP、 Interbus。 5、进入“低压开关设备和控制设备”现场总线国际标准 IEC62026 中的现场 总线类型有 AS-I、DeviceNet、SDS、Seriplex。 工业控制网络期末考试 第 3 页 共 16 页 6、2002 年 10 月 8 日中国国家标准化管理委员会批准了我国低压开关设备 和控制设备的国家标准 GB/T18858，其中包括了 2 个现场总线类型：AS-I 和 DeviceNet。 7、模拟数据编码的三种编码方法是： ASK（幅度键控） 、FSK（频移键控） 、 PSK（相移键控） 。 8、较为常见的网络拓扑结构有星形、环形、总线形和树形。 9、网络中常用的传输介质有电话线、同轴电缆、双绞线、光导纤维电缆、 无线与卫星通信。 10、传输介质的特性主要包括：物理特性、传输特性、连通特性、地理范围、 抗干扰性、相对价格。 11、令牌传递总线介质访问控制应具备以下几项功能：令牌传递算法、逻辑 环的初始化、站插入算法、退出环路、恢复。 12、按连接距离分类网络可分为局域网、城域网和广域网。 13、服务原语可分为请求、指示、响应、证实 4 类。 14、ISO OSI 开放系统互联参考模型分为 7 层，即物理层、数据链路层、网 络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 15、TCPIP 参考模型分为 4 层，即主机至网络层、互联网层、传输层、应 用层。 16、标准格式的 CAN 数据帧，不计填充位，最短为 44 位，最长为 108 位。 若计填充位，最短为 44 位，最长为 132 位。 17、在 CAN 总线中存在 5 种不同的错误类型，即：位错误、填充错误、CRC 错误、 形式错误、应答错误。 18、CAN 总线在传输速率为 5kbps 及其以下时，传输距离可达 10Km；传输距 离在 40m 及其以下时，传输速率可达 1Mbps。 19、CAN 总线报文传送由 4 种不同类型的帧表示和控制：数据帧、远程帧、 错误帧、超载帧。 20、CAN 总线数据帧由 7 个不同的位场组成：帧起始、仲裁场、控制场、数 据场、CRC 场、应答场、帧结束。 21、DeviceNet 现场总线的优点是开放、低价、可靠、高效。 22、DeviceNet 现场总线网络上节点数最多可达 64 个，支持 125kbps、 250kbps、500kbps 三种波特率、总线长度可达 500 米。 23、DeviceNet 现场总线支持位选通、轮询、状态改变（COS） 、周期 4 种 I/O 数据触发方式。 24、 在 DeviceNet 现场总线中， 一个连接中一般包含 3 种类型的定时器， 即： 发送触发定时器、静止/看门狗定时器和生产停止定时器。 25、ControlNet 现场总线使用的物理介质为 RG6 同轴电缆或光线。最大支 持 5 个中继器。带中继器最大拓扑长度：使用同轴电缆 5000 米；使用光纤，30 公里。可编址节点最多为 99 个。网络速度：5Mbps。干线终端电阻：75 欧姆。 工业控制网络期末考试 第 4 页 共 16 页 26、ControlNet 现场总线的每个 NUT 被划分为三个主要部分：预定时段、 非预定时段和维护时段。 27、基金会现场总线的通信活动可以分为两类。由链路活动调度器（LAS） 按照预定的调度时间表周期性发起的通信活动，称为受调度通信。在预定的调度 时间表之外的时间，通过得到令牌的机会发送信息的通信方式称为非调度通信。 28、FF 现场总线中的 H1，若使用 A 型电缆，最大支持 4 个中继器，带中继 器最大拓扑长度 9500 米，总线挂接设备最多为 32 台。网络速度：31.25kbps。 29、 PROFIBUS 现场总线由 3 个兼容部分组成， 即 PROFIBUS-DP、 PROFIBUS-PA 和 PROFIBUS-FMS。 三、三、单选题单选题 24、下面哪个国际标准不是关于现场总线的： A. IEC61158 B. IEC62026 C. ISO11898 D. IEC1158答案： （D） 25、现场总线是当今 3C 技术发展的结合点，这里的 3C 是指： A. COMPUTER、COMMUNICATION、CONTROL B. CHINA、COMPULSARY、CERTIFICATION C. COMPUTER、COMMUNICATION、CONTENTS D. CAD、CAPP、CAM答案： （A） 26、下面哪个现场总线国际标准是关于低压开关设备和控制设备的： A. IEC61158 B. IEC62026 C. ISO11898 D. IEC1158答案： （B） 27、ControlNet 现场总线是由下面哪个公司推出的： A. Siemens B. Boeing C. Rockwell D. Fisher-Rosemount答案： （C） 28、在“低压开关设备和控制设备” 现场总线国际标准 IEC62026 中因 协议不适合作为设备层的通用协议而被移去的现场总线类型是： A. AS-I B. DeviceNet C. Lontalk D. Seriplex。答案： （C） 29、在关于“道路交通工具数字信息交换”的国际标准 ISO11898 和 ISO11519 中以下列哪一通信速率区分高速和低速通信控制器局域网？ 工业控制网络期末考试 第 5 页 共 16 页 A. 1Mbps B. 500Kbps C. 250 Kbps D. 125 Kbps答案： （D） 30、下列哪种现场总线是建筑业国际公认的现场总线标准？ A. Lonworks B. HART C. CC-Link D. Sensoplex2答案： （A） 31、双绞线按规则螺旋结构排列的目的是 A. 使各线对之间易于区别 B. 使各线对之间的电磁干扰最小 C. 使各线对的韧性更强 D. 以上皆不是答案： （B） 32、SJA1000 是： A. CAN 控制器接口芯片 B. CAN 控制器驱动芯片 C. 在片 CAN 控制器芯片 D. 独立 CAN 控制器芯片答案： （D） 33、标准格式的 CAN 数据帧，不计填充位， A. 最短为 41 位，最长为 105 位 B. 最短为 42 位，最长为 106 位 C. 最短为 44 位，最长为 108 位 D. 最短为 47 位，最长为 111 位答案： （C） 34、标准格式的 CAN 数据帧，若计填充位， A. 最短为 42 位，最长为 125 位 B. 最短为 42 位，最长为 129 位 C. 最短为 44 位，最长为 127 位 D. 最短为 44 位，最长为 132 位答案： （D） 35、CAN 总线使用的数据编码是： A. 归零码（RZ） B. 非归零码（NRZ） C. 曼彻斯特编码 D. 差分曼彻斯特编码答案： （B） 36、在 CAN 总线中，当错误计数值大于多少时，说明总线被严重干扰？ A. 96 B. 127 C. 128 工业控制网络期末考试 第 6 页 共 16 页 D. 255答案： （A） 37、在 CAN 总线 2.0B 技术规范中，扩展帧具有的标识符位数为： A. 8 位 B. 11 位 C. 15 位 D. 29 位答案： （D） 38、ISO11898 对 CAN 总线典型电平规定如下： A. 显性：VCANHVCANL2.5V，Vdiff=0V；隐性：VCANH3.5V,VCANL=1.5V, Vdiff=2V。 B. 隐性：VCANHVCANL2.5V，Vdiff=0V；显性：VCANH3.5V,VCANL=1.5V, Vdiff=2V。 C. 显性：VCANH1.75V,VCANL=3.25V,Vdiff=-1.5V；隐性：VCANH4V，VCAN L1V，Vdiff=3V。 D. 隐性：VCANH1.75V,VCANL=3.25V,Vdiff=-1.5V；显性：VCANH4V，VCAN L1V，Vdiff=3V。 答案： （B） 39、CAN 总线两端应加终端电阻，其标准阻值为： A. 75 B. 120 C. 200 D. 330答案： （B） 40、CAN 总线中，若具有下列报文 ID 的 4 个标准格式数据帧争用总线， 胜出的是： A. 11001100001 B. 11001101001 C. 11001000001 D. 11001000010答案： （C） 41、使用晶振频率为 16MHz 的独立 CAN 控制器 SJA1000，若 BTR0=01Hex， BTR1=1Chex，则由其所决定的位速率是： A. 1Mbps B. 500kbps C. 250kbps D. 125kbps答案： （C） 42、独立 CAN 控制器 SJA1000 采用 BasicCAN 模式， 关于其接收滤波公式， 下列表述正确的是： A. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)同或，再和(AM.7-AM.0)或，若值为 0xFF，则接收 B. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)异或，再和(AM.7-AM.0)或，若值为 0xFF，则接收 工业控制网络期末考试 第 7 页 共 16 页 C. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)按位同或，再和(AM.7-AM.0)按位或， 若值为 0xFF，则接收 D. (ID.10-ID.3)先和(AC.7-AC.0)按位异或，再和(AM.7-AM.0)按位或， 若值为 0xFF，则接收答案： （C） 43、使用 CAN 控制器接口 PCA82C250 的 CAN 总线系统，总线至少可连接 多少个节点？ A. 32 个 B. 64 个 C. 110 个 D. 127 个答案： （C） 44、负责组织和管理基金会现场总线的国际组织是： A. CI B. FF C. ODVA D. PI答案： （B） 45、在 DeviceNet 现场总线中，若显式请求报文的服务区字节内容为 0x05，则在该报文的响应报文中的服务区字节内容为： A. 0x00 B. 0x05 C. 0x85 D. 0xC5答案： （C） 46、在 DeviceNet 现场总线 I/O 连接中，使用分段协议取决于下面哪种 情况？ A. 须发送的数据超过 7 字节 B. 须发送的数据超过 8 字节 C. 生产_连接_长度属性值超过 7 D. 生产_连接_长度属性值超过 8答案： （D） 47、在 ControlNet 现场总线中，若一个 Lpacket 含有 3 个字节标签，9 字节的链路数据，则长度区所表示的字节对的数值为： A. 6 B. 7 C. 8 D. 9答案： （C） 48、罗克韦尔自动化公司推出的 DeviceNet、 ControlNet 和 EhterNet/IP 其网络层、传输层和应用层皆使用 CIP 公共规范。CIP 是下列哪组英文的 缩写？ A. Carriage and lnsurance Paid to B. China Internet People 工业控制网络期末考试 第 8 页 共 16 页 C. Control and Information Protocol D. Controlled Insurance Programs答案： （C） 49、由国际互联网编号分配权威组织（IANA）分配给 EtherNet/IP 的 TCP 和 UDP 端口号是： A. 0x0015 B. 0x0019 C. 0x0050 D. 0xAF12答案： （D） 50、在下列现场总线中，不使用曼彻斯特编码的是： A. ControNet B. DeviceNet C. FF D. PROFIBUS答案： （B） 51、在下列现场总线中，媒体访问控制机制不使用令牌的是： A. ControNet B. DeviceNet C. FF D. PROFIBUS答案： （B） 四、四、判断题判断题 52、现场总线与现场总线控制系统或现场总线系统/网络往往是不做区 分的。 （正确） 53、差分码不可能是归零码。 （正确） 54、光纤传输采用幅移键控 ASK 调制方法，即亮度调制。 （正确） 55、多模光纤性能优于单模光纤。 （错误） 56、光纤不受外界电磁干扰与噪声的影响（正确） 57、CSMA 的 1-坚持退避算法缺点是介质的利用率较低。 （错误） 58、令牌访问原理可用于环形网络，构成令牌环形网；也可用于总线网， 构成令牌总线网络。 （正确） 59、CAN 总线在传输距离为 10Km 时， 其最大传输速率可达 1Mbps。（错误） 60、标准格式的 CAN 报文标识符（11 位）可达 2048 个。 （错误） 61、CAN 总线数据帧的数据长度码 DLC 指明数据场的字节数目，为 4 位， 允许的数据字节数目为 0，1， 14，15。 （错误） 62、CAN 总线数据帧中参与 CRC 计算的有帧起始、仲裁场、控制场、数据 场，不包括填充位。 （正确） 63、CAN 总线远程帧不存在数据场，所以 DLC 的数值应永远被设置为 0。 （错误） 64、CAN 总线错误帧中的错误标志叠加区的长度可为 6 至 12 位。 （正确） 65、CAN 总线中， 数据帧和远程帧均以帧间空间与总线上前面所传的帧分 工业控制网络期末考试 第 9 页 共 16 页 隔开。 （正确） 66、根据 CAN 总线 2.0B 技术规范规定，在同一个 CAN 总线网络系统中， 不允许标准帧与扩展帧同时使用。 （错误） 67、根据 CAN 总线 2.0B 技术规范规定，标准格式数据帧最多可传送 8 字 节数据，而扩展格式数据帧最多可传送 24 字节数据。 （错误） 68、在 CAN 总线中，无论是数据帧还是远程帧，仲裁场即是指标识符， 控制场即是指 DLC。 （错误） 69、在 CAN 总线中，标识符的高 7 位不能全是隐性位。 （正确） 70、在 CAN 总线 2.0 技术规范中，振荡器容差额定值提高到 1.58%，使得 采用陶瓷振荡器即可达到 CAN 总线最高通信速率 1Mbps。 （错误） 71、在 CAN 总线中，当引起重同步的沿的相位误差数值大于重同步跳转 宽度时，若相位误差为正，则相位缓冲段 1 延长数值等于重同步跳转宽 度；若相位误差为负时，则相位缓冲段 2 缩短数值等于重同步跳转宽度。 （正确） 72、在 DeviceNet 现场总线中，实例 ID 值 0 表示类本身。 （正确） 73、在 DeviceNet 现场总线中，一个 I/O 报文中数据的含义被相应的连 接 ID 隐含。 （正确） 74、在 DeviceNet 现场总线中，一个显式报文的含义/预期用途是在 CAN 数据场中被指明的。 （正确） 75、在 DeviceNet 现场总线中，当一个连接被建立时，终点使用一个报 文 ID 与 MAC ID 结合来产生一个连接 ID。 （正确） 76、在 DeviceNet 现场总线的组 1、组 2、组 3、组 4 报文中，优先级最 高的是组 4 报文。 （错误） 77、在 DeviceNet 现场总线中，组 3 报文 ID 值 7 无效，不被使用。 （正 确） 78、在DeviceNet现场总线中， 显式信息连接为无条件的点对点连接。（正 确） 79、在 DeviceNet 现场总线中，一个设备有且仅有一个 DeviceNet 对象。 （错误） 80、在 DeviceNet 现场总线中，DeviceNet 对象的分配信息里的主站的 MAC ID 值若为 255，则表明已被分配预定义主/从连接组给主站 255。 （错 误） 81、在 DeviceNet 现场总线中，一个 DeviceNet 对象有且仅有一个实例， 其 ID 为 01。 （正确） 82、DeviceNet 现场总线中，在仅限组 2 设备上线后，但在预定义主/从 连接组分配前，仅限组 2 未连接显式请求报文端口和重复 MAC ID 检验报 文端口是仅激活的端口。 （正确） 83、在 ControlNet 现场总线中，根据数据编码规则，MAC_ND 符号由于在 工业控制网络期末考试 第 10 页 共 16 页 整个码元时间内没有电平跳变，违反曼彻斯特编码规则，故不使用。 （错 误） 84、在 EtherNet/IP 中，无论何时使用 UDP 来发送一个封装报文，整个 报文都应在一个独立的 UDP 数据包中被发送。 （正确） 五、五、简答题简答题 1、简述现场总线的技术特点。 答： （1）现场总线是现场通信网络； （2）现场总线是数字通信网络； （3）现 场总线是开放互连网络； （4）现场总线是现场设备互连网络； （5）现场总线是结 构与功能高度分散的系统； （6）现场设备的互操作性与互换性。 2、简述现场总线的优点。 答： （1）导线和连接附件大量减少； （2）仪表和输入输出转换器（卡件） 大量减少； （3）设计、安装和调试费用大大降低； （4）维护开销大幅度下降； （5） 系统可靠性提高； （6）系统测量与控制精度提高； （7）系统具有优异的远程监控 功能； （8）系统具有强大的（远程）故障诊断功能； （9）设备配置、网络组态和 系统集成方便自由； （10）现场设备更换和系统扩展更为方便； （11）为企业信息 系统的构建创造了重要条件。 3、简述 IEC61158 国际标准不得不采纳多种现场总线的原因。 答：主要有以下两方面。一是技术原因。目前尚没有一种现场总线对所有应 用领域在技术上都是最优的。每种现场总线都有其适用范围。二是利益驱动。出 于保护自身投资利益的需要， 各大公司和总线组织都力争使自己支持的现场总线 成为国际标准。相互讨价还价，导致多种现场总线进入了 IEC61158。 4、简述宽带网与基带网的主要区别。 答：一是数据传输速率不同，基带网的数据速率范围为 010 Mb/s，宽带网 可达 0400 Mb/s；二是宽带网可划分为多条基带信道，提供良好的通信路径。 5、简述不坚持、1-坚持和 P-坚持三种 CSMA 坚持退避算法。 答： 不坚持 CSMA。假如介质是空闲的，则发送。假如介质是忙的，则等待一段 随机时间，重复第一步。 1-坚持 CSMA。假如介质是空闲的，则发送。假如介质是忙的，继续监听， 直到介质空闲，立即发送。假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步。 P-坚持 CSMA。假如介质是空闲的，则以 P 的概率发送，或以（1P）的概率 延迟一个时间单位后重复处理。 该时间单位等于最大的传输延迟。 假如介质是忙， 继续监听直到介质空闲，重复第一步。 6、简述服务与协议的关系。 答： 服务和协议是完全不同的概念。 服务是各层向它上层提供的一组原语 （操 作） 。尽管服务定义了该层能够代表它的上层完成的操作，但丝毫也未涉及这些 操作是如何完成的。服务定义了两层之间的接口，上层是服务用户，下层是服务 提供者。 工业控制网络期末考试 第 11 页 共 16 页 与之相对比，协议是定义同层对等实体之间交换的帧、分组和报文的格式及 意义的一组规则。实体利用协议来实现它们的服务定义。只要不改变提供给用户 的服务， 实体可以任意地改变它们的协议。 这样， 服务和协议就被完全分离开来。 7、简述 CAN 总线的非破坏性逐位仲裁机制。 答：当多个节点同时开始向总线发送报文时，通过逐一比较发送位与监听到 的位， 发送较低优先级报文的节点会主动停止发送，而发送最高优先级报文的节 点不受任何影响地继续发送报文。 8、如何区分 CAN 总线的标准格式数据帧、标准格式远程帧、扩展格式数据 帧、扩展格式远程帧？ 答：对于标准格式数据帧，11 位标识符后是 2 个显性位；对于标准格式远程 帧，11 位标识符后是一个隐性位和一个显性位。据此可将标准格式数据帧与标 准格式远程帧分开。对于扩展格式数据帧、扩展格式远程帧，11 位标识符后为 两个隐性位，据此可将扩展格式数据帧、扩展格式远程帧与标准格式数据帧、标 准格式远程帧分开。而扩展格式数据帧、扩展格式远程帧之间可由扩展 ID 后的 RTR 位分开：扩展格式数据帧中 RTR 位为显性位，扩展格式远程帧中 RTR 位为隐 性位。 9、简述 MAC（煤体访问控制子层）的 CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检 测）控制方案。 答：先听再讲。一个站要发送，首先需监听总线，以决定介质上是否存在其 它站的发送信号。如果介质是空闲的，则可以发送。如果介质是忙的，则等待一 定间隔后重试。每个工作站发送信息之后，还要继续监听线路，判定是否有其它 站正在与本站同时向传输线发送，一旦发现，便中止当前发送。 10、简述 DeviceNet 与 CAN 在数据链路层和物理层中的主要区别。 答： CAN 的最高通信速率可达 1Mbps， DeviceNet 只用了 125 kbps、 250 kbps、 500kbps 三种速率；DeviceNet 只使用了 CAN2.0A 中的有关定义，并不支持 CAN2.0B 中的扩展报文格式；在 CAN 定义的 4 种帧类型中，DeviceNet 不使用其 中的远程帧。 11、简述 ControlNet 现场总线中的生产者/消费者模型。 答：生产者/消费者模型允许一个发送设备（生产者）与多个接收设备（消 费者）之间交换时间紧要的应用信息，而不需将发往多个目的的数据发送多次， 这可通过将每条正被生产并发往网络媒体上的应用信息附加上一个唯一的标识 符来完成。 任何需要一条特定应用信息的设备仅通过相应的标识符对网络媒体上 的数据进行过滤。多个设备可接收来自一个生产设备所生产的相同的应用信息。 12、简述 ControlNet 现场总线的隐性令牌传送机制。 答：各节点监视所收到的每个 MAC 帧的源 MAC ID，且每个 DLL 在 MAC 帧结束 时将“隐性令牌寄存器”设为所收到的 MAC ID 加 1。若隐性令牌寄存器等于本 地 MAC ID，则节点可发送一个 MAC 帧。其余情况下，节点监视来自已被“隐性 令牌寄存器”识别的节点的一个新的 MAC 帧，或因已被识别的节点发送失败所产 工业控制网络期末考试 第 12 页 共 16 页 生的超时值。总之， “隐性令牌”会自动前进到下一个 MACID。所有节点的“隐 性令牌寄存器”含有相同值以防止媒体上的碰撞。 六、六、分析综合题分析综合题 1、CAN 现场总线的发送器和接收器均使用 SJA1000，采用 CAN2.0A 规范，发 送器发送的 4 个报文的 ID 分别为： （1）11001100001； （2）11001101001； （3）11001000001； （4）11001001001。 欲使接收器只接收报文 （1） 、（3） ， 应如何设置接收器 SJA1000 的 ACR 和 AMR？ 答：SJA1000 采用 CAN2.0A 规范，其接收滤波公式为报文 ID 的 ID.10-ID.3 先与 ACR 的 AC.7-AC.0 按位同或， 所得 8 位二进制数再与 AMR 的 AM.7-AM.0 按位 或，最终的结果如果为二进制数 11111111，则具有该 ID 的报文被接收，否则拒 收。报文 ID 的 ID.2-ID.0 不参与接收滤波。观察上述四个报文 ID，并经验算得 知 ACR=11001100（二进制） 、AMR=00000100（二进制）为本题的一个易见解。 2、在一个 DeviceNe 现场总线系统中，MAC ID 值为 1 的主站分别与 MAC ID 值为 2、4、8、16、32 的从站建立了预定义主/从连接组关系，这些从站都只接 收主站给自己的位选通命令和轮询命令，并对其进行响应。若使用独立 CAN 控制 器SJA1000， 则这些从站如何通过配置SJA1000的AC和AM寄存器实现滤波机制？ 答：根据预定义主/从连接组标识符区的定义： 从站 2 应接收的报文为：主站 1 对其位选通命令报文=10 000001 000B；主 站 1 对其轮询命令报文=10 000010 101B。 从站 4 应接收的报文为：主站 1 对其位选通命令报文=10 000001 000B；主 站 1 对其轮询命令报文=10 000100 101B。 从站 8 应接收的报文为：主站 1 对其位选通命令报文=10 000001 000B；主 站 1 对其轮询命令报文=10 001000 101B。 从站 16 应接收的报文为：主站 1 对其位选通命令报文=10 000001 000B；主 站 1 对其轮询命令报文=10 010000 101B。 从站 32 应接收的报文为：主站 1 对其位选通命令报文=10 000001 000B；主 站 1 对其轮询命令报文=10 100000 101B。 根据 SJA1000 滤波公式，只有 CID 的高 8 位参与滤波，为使各从站只接收主 站给自己的位选通命令和轮询命令，可知：下列配置是本题的一组易见解。 从站 2： AC=10000010B；AM=00000011B。 从站 4： AC=10000100B；AM=00000101B。 从站 8： AC=10001000B；AM=00001001B。 从站 16：AC=10010000B；AM=00010001B。 从站 32：AC=10100000B；AM=00100001B。 3、CAN 节点使用 SJA1000，振荡器频率为 16MHz，若使波特率为 1Mbps，如 工业控制网络期末考试 第 13 页 共 16 页 何设置 SJA1000 的 BTR0 和 BTR1？ 答： BTR0 各位为： SJW.1/ SJW.0/BRP.5/BRP.4/BRP.3/BRP.2/BRP.1/BRP.0 BTR1 各位为： SAM/TSEG2.2/TSEG2.1/TSEG2.0/TSEG1.3/TSEG1.2/TSEG1.1/TSEG1.0 因 tCLK=1/fXTAL=1/16M=62.5 纳秒， 则 CAN 系统时钟 tscl =2 tCLK BRP=125BRP 纳秒。 若使波特率为 1Mbps，则每一位的位时间 T 须为 1 微秒（即 1000 纳秒） ，令 其含有 p（8-25 的整数）个 CAN 系统时钟，则应使 125*p*BRP=1000，故波特率 预引比例因子 BRP=1，p=8。 因 BRP=32BRP.5+16BRP.4+8BRP.3+4BRP.2+2BRP.1+BRP.0+1， 故 BRP.5-BRP.0 各位皆应为 0。 可取同步跳转宽度（不应超过下文的 pTSEG1 或 pTSEG2）SJW 为 1，则 SJW.1-SJW.0 各位皆应为 0。 故解得 BTR0=0x00。 因波特率为 1Mbps，属高速总线，所以应采用 1 次采样，SAM 取值 0。 因每一位时间 T=tSYNCSEG+tTSEG1+tTSEG2， 所以有：p=pSYNCSEG+pTSEG1+pTSEG2 8=1+ pTSEG1+pTSEG2 可令 pTSEG1=5，pTSEG2=2 则 TSEG2.2=0、TSEG2.1=0、TSEG2.0=1 TSEG1.3=0、TSEG1.2=1、TSEG1.1=0、TSEG1.0=0 故解得 BTR1=0x14。 所以 BTR0=0x00、BTR1=0x14 为本题的一组解。 （另外，本题还可有其它解，BTR0、BTR1 可分别为 0x00、0x23；0x40、0x14； 0x40、0x23；0x80、0x23。 ） 4、一个设备，需以 250 微秒为周期，每次发送 8 个字节的 I/O 数据到 DeviceNet 总线上，请为其选择合理的总线通信速率。若使用 SJA1000 独立 CAN 控制器，晶振频率为 16MHz，请设计出 BTR0 和 BTR1 的值。 答：根据题意，若满足要求，DeviceNet 总线通信速率应不小于 444kbps（即 111x1000000250） ，因为 DeviceNet 只使用 125kbps、250 kbps、500 kbps 三 种通信速率，故只有选择 500kbps，才能满足要求。 BTR0 各位为： SJW.1/ SJW.0/BRP.5/BRP.4/BRP.3/BRP.2/BRP.1/BRP.0 BTR1 各位为： SAM/TSEG2.2/TSEG2.1/TSEG2.0/TSEG1.3/TSEG1.2/TSEG1.1/TSEG1.0 因 tCLK=1/fXTAL=1/16M=62.5 纳秒， 工业控制网络期末考试 第 14 页 共 16 页 则 CAN 系统时钟 tscl =2 tCLK BRP=125BRP 纳秒。 若使波特率为 500kbps，则每一位的位时间 T 须为 2 微秒（即 2000 纳秒） ， 令其含有 p（8-25 的整数）个 CAN 系统时钟，则应使 125*p*BRP=2000，故波特 率预引比例因子 BRP=1，p=16。 因 BRP=32BRP.5+16BRP.4+8BRP.3+4BRP.2+2BRP.1+BRP.0+1， 故 BRP.5-BRP.0 各位皆应为 0。 可取同步跳转宽度（不应超过下文的 pTSEG1 或 pTSEG2）SJW 为 1，则 SJW.1-SJW.0 各位皆应为 0。 故解得 BTR0=0x00。 因波特率为 500kbps，属高速总线，所以应采用 1 次采样，SAM 取值 0。 因每一位时间 T=tSYNCSEG+tTSEG1+tTSEG2， 所以有：p=pSYNCSEG+pTSEG1+pTSEG2 16=1+ pTSEG1+pTSEG2 可令 pTSEG1=13，pTSEG2=2 则 TSEG2.2=0、TSEG2.1=0、TSEG2.0=1 TSEG1.3=1、TSEG1.2=1、TSEG1.1=0、TSEG1.0=0 故解得 BTR1=0x1C。 所以 BTR0=0x00、BTR1=0x1C 为本题的一组解。 （本体答案不唯一，还有其它解） 5、 DeviceNet 现场总线预定义主从连接组标示符如下图所示，现使用轮询连 接，主站的 MAC ID=01，从站的 MAC ID 分别为 9、11、12、62。试给出主站发给 每一个从站的轮询命令报文的 CID 和每一个从站轮询响应报文的 CID？ 答： 主站发往从站轮询命令报文应使用组 2 报文 ID=5； 从站发往主站轮询响应报文应使用组 1 报文 ID=F； 方向标识符CID方向标识符CID 1910001001 101 44D9101111 001001 3C9 1 1110001011 101 45D11 101111 001011 3CB 1 1210001100 101 46512 101111 001100 3CC 1 6210111110 101 5F562 101111 111110 3FE 6、在一个 DeviceNet 总线系统中，MAC ID 值为 1 的主站分别与 MAC ID 值为 3、12、48 的从站建立了预定义主/从连接组关系。已知各从站的 DeviceNet 对 象实例 1 的分配选择字节为：3 号从站0x50；12 号从站0x06；48 号从 站0x05。并且 3 号从站是客户机。请写出它们之间按上述主/从关系进行通 工业控制网络期末考试 第 15 页 共 16 页 信的连接 ID（CID） 。 答： 根据分配选择字节的定义， 3 号从站被主站 1 分配的是状态改变（COS）连接，且从站是客户机。故根 据预定义主/从连接组标识符区的定义，得： 3 号从站对主站 1 的 COS 请求报文=0 1101 000011B，即 CID=343hex； 主站 1 对 3 号从站的 COS 响应报文=10 000011 010B，即 CID=41Ahex。 12 号从站被主站 1 分配的是位选通和轮询连接，故根据预定义主/从连接 组标识符区的定义，得： 主站 1 对 12 号从站的位选通请求报文=10 000001 000B，即 CID=408hex； 12 号从站对主站 1 的位选通响应报文=0 1110 001100B，即 CID=38Chex。 主站 1 对 12 号从站的轮询请求报文=10 001100 101B，即 CID=465hex； 12