《工业通信与网络技术》补考试题-答案-

院系院系学号姓名授课教师…………密………………封………………线…………… 第8页（共8页） 第7页（共8页）哈尔滨工业大学2017学年春季学期工业通信与网络技术B卷试题题号一二三四五六七八九十总分得分阅卷人院系院系学号姓名授课教师……………密………封………线………… 第1页（共8页）本题得分一、名词解释（写出下列英文简称对应的中文全称）（共10分，每小题1分）1、FCS答：现场总线控制系统/帧校验序列2、OSI答：开放系统互连3、CSMA/CD答：载波监听（侦听）多点（多路）访问/冲突检测4、UDP答：用户数据报协议5、CAN答：控制器局域网6、ACR答：接收码寄存器7、UCMM答：未连接报文管理器8、VLAN答：虚拟局域网9、PDU答：协议数据单元10、MAC答：媒体访问控制本题得分二、连线题（共13分）1、将下列现场总线与其主要的应用领域连起来。（本题5分）答：2、将下列Modbus现场总线中数据模型里的基本表与其对应的对象类型、访问类型连起来。（本题8分）答：本题得分三、简答题（共48分）1、给出Modbus定义的两种串行传输模式，说明在Modbus串行链路上所有设备必须实现的串行传输模式，并以图的方式列出该模式报文帧的具体组成。（本题5分）答：Modbus定义了两种串行传输模式：RTU（远程终端单元）模式和ASCII（美国信息交换标准代码）模式。（2分）在Modbus串行链路上，所有设备必须实现RTU模式（1分）。ModbusRTU模式报文帧的具体组成如下图所示。（2分）起始地址功能码数据CRC校验结束≥3.5字符8位8位N8位16位≥3.5字符2、列出CAN标准格式数据帧中参与位填充规则编码的各个位场，并说明其具体组成。（本题5分）答：CAN标准格式数据帧中参与位填充规则编码的各个位场有：帧起始、仲裁场、控制场、数据场和CRC序列。（2.5分）帧起始由1位显性位组成；（0.5分）仲裁场由11位报文标识符和1位RTR位组成；（0.5分）控制场由2位保留位和4位数据长度码组成；（0.5分）数据场由0-8个字节的数据组成；（0.5分）CRC序列由15位CRC校验符组成。（0.5分）3、CAN总线系统中错误激活节点、错误认可节点和总线脱离节点互相转换时各需满足什么条件？（本题8分）答：（1）发送错误计数大于等于128或接收错误计数大于等于128且发送错误计数小于等于255时，节点由“错误激活”变为“错误认可”。（2分）（2）发送错误计数和接收错误计数两者均小于等于127时，节点由“错误认可”变为“错误激活”。（2分）（3）发送错误计数大于等于256时，节点节点由“错误认可”变为“总线脱离”。（1.5分）（4）在检测到总线上11个连续的“隐性”位发生128次后，“总线脱离”节点将变为其两个错误计数器均置为0的“错误激活”节点（不再是“总线脱离”）。（2分）4.请列出现场总线的6个技术特点。（本题6分）答：（1）现场通信网络；（4）现场设备互连网络；（2）数字通信网络；（5）结构与功能高度分散的系统；（3）开放互连网络；（6）现场设备的互操作性与互换性；（6个采分点，每个1分）5、OSI开放系统互联模型分为几层，各是什么？TCP/IP参考模型分为几层，各是什么？（本题6分）答：OSI开放系统互联模型分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。（4分）TCP/IP参考模型分为4层，分别是主机至网络层、互联网层、传输层和应用层。（2分）6、简述千兆位以太网与百兆位以太网相比，在基本CSMA/CD机制上主要做了哪些技术改进？（本题6分）答：载波扩充：在短MAC帧的末尾附加了一组特殊符号，使每个数据块长度从10Mbps及100Mbps的最小512位时间提高到至少4096位=512字节时间，从而使发送相应帧长度所需的时间超过1Gbps下的传播时延。（3分）帧突发：允许发送方将多个待发送的（短）帧级连在一起，直至达到最大限度，一次发送出去。（3分）7、比较CAN、DeviceNet、EIA-485三种总线的最大总线长度（最大传输距离）、最大网络速度（最大传输速率）和最多允许节点数。（本题9分）答：CAN：最大总线长度10km；最大网络速度1Mbps；最多允许节点数110个。DeviceNet：最大总线长度500m；最大网络速度500kbps；最多允许节点数64个。EIA-485：最大总线长度12km；最大网络速度12Mbps；最多允许节点数32个。（每个知识点1分）8、给出高级数据链路控制(HDLC)中帧的6个组成部分（本题3分）答：标志、地址、控制、信息、FCS、标志。本题得分四、在曼彻斯特编码中，时间被划分为等间隔的小段，每小段代表1个比特。每一小段时间本身又分为两半，前半个时间段所传信号是该时间段传送比特值的反码，后半个时间段传送的是比特值本身。请画出下面曼彻斯特编码的波形。（本题5分）答：10110110位流时钟曼彻斯特编码五、计算题（共18分）1、给定报文D=1010001101（10位），预定位序列（预定的除数）P=110101（6位），请采用多项式除法计算该报文对应的CRC帧检验序列R（5位）。（本题8分）解：2、已知CAN通信网络使用的独立CAN控制器SJA1000的晶振频率为12MHz，若总线定时寄存器BTR0=01Hex，BTR1=1BHex，则CAN通信网络的通信速率是多少？设CAN网络中标准格式的数据帧包含4个字节有效数据，则其最小CAN中断时间是多少？（相关表格参见附页）（相关表格参见附页）（本题10分）解：tCLK=1/fXTAL=1/24M=1/12微秒（0.5分）因BTR0=01Hex，则==1/3微秒（2分）因BTR1=1BHex，则（0.5分）=（2分）=（2分）CAN通信网络的位时间：微妙（0.5分）CAN通信网络的通信速率：200kbps（0.5分）最小CAN中断时间：微妙（2分）本题得分七、在一个DeviceNe现场总线系统中，MACID值为1的主站分别与MACID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，并对其进行响应。请写出主站发给每一个从站的位选通命令报文的CID和每一个从站对它们的响应报文的CID？（相关表格参见附页）。（本题6分）答：答：根据预定义主/从连接组标识符区的定义：从站2：主站1对其位选通命令报文CID：10000001000B（408H），其对主站1的位选通响应报文CID：01110000010B（382H）。从站4：主站1对其位选通命令报文CID：10000001000B（408H），其对主站1的位选通响应报文CID：01110000100B（384H）。从站8：主站1对其位选通命令报文CID：10000001000B（408H），其对主站1的位选通响应报文CID：01110001000B（388H）。从站16：主站1对其位选通命令报文CID：10000001000B（408H），其对主站1的位选通响应报文CID：01110010000B（390H）。从站32：主站1对其位选通命令报文CID：10000001000B（408H），其对主站1的位选通响应报文CID：01110100000B（3A0H）附页：标识符位标识用途16进制范围1098765432100组1报文ID源MACID组1报文000-3ff01101源MACID从站的I/OCOS或周期报文01110源MACID从站的位选通响应报文01111源MACID从站的I/O轮询响应或COS/周期应答报文10MACID组2报文ID组2报文400-5ff10源MACID000主站的I/O位选通命令报文110源MACID001保留给主站使用-使用为TBD0目的MACID010主站的COS或周期应答报文10源MACID011从站的显式/未连接响应报文10目的MACID100主站的显式请求报文10目的MACID101主站的I/O轮询/COS/周期报文10目的MACID110仅限组2未连接显式请求报文（保留）10目的MACID111重复MACID检验报文图1预定义主/从连接组标识符区定义BIT7BIT6B