《工业通信与网络技术》试题-答案-

院系院系学号姓名…………密………………封………………线………………… 第6页（共12页） 第7页（共12页）哈尔滨工业大学2016学年春工业通信与网络技术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……………密………封………线………………… 第1页（共12页）本题得分一、名词解释（共8分，每小题1分）1、DCS答：集散控制系统/分散控制系统/分布式控制系统2、PDU答：协议数据单元3、TCP答：传输控制协议4、CSMA答：载波监听（侦听）多点（多路）访问5、HDLC答：高级数据链路控制6、UCMM答：未连接报文管理器7、MAC答：媒体（介质）访问控制8、UART答：通用异步收发器本题得分二、单选题（共10分，每小题1分）1、CAN的正常位时间由同步段、传播时间段、相位缓冲段1和相位缓冲段2这4个时间段组成，1次采样时其采样点位于A. 同步段的终点B. 传播时间段的终点C. 相位缓冲段1的终点D. 相位缓冲段2的终点 答：（C）2、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国际标准？A. IEC61158B. IEC62026C. ISO11898D. ISO11519 答：（B）3、在DeviceNet中，报文组被分为几组？A. 2B.3C4、DeviceNet的网络速度为250kbps时，总线长度应为A.125mB.250mC.500mD.以上都不是 答：（B）5、按照EIA485的规定，当传输逻辑“1”时，在接收端，A线电位VA和B线电位VB之间需满足条件：A.B.C. D. 答：（A）6、下列四种说法中错误的是A.衰减和衰减失真、时延失真、噪声都属于重要的传输损伤。B.噪声可以分为随机噪声、冲激噪声或自然噪声等，随机噪声包括热噪声、互调噪声和串扰等。C.任何传输系统都只能容纳有限的频率范围，传输系统限制了数据在传输媒体上传送的数据率。D.数据传输可以分为异步传输和同步传输，和同步传输相比，异步传输使用前同步码和后同步码，比同步传输效率更高(较少的额外开销)。 答：（D）7、突发性差错的专有特征是：A. 孤立的差错状态B. 只改变1位C. 连续B位中第一和最后一位以及任意多个中间位接收不正确D. 由白噪声引起 答：（C）8、CAN总线中，若具有下列标识符的4个标准格式数据帧争用总线，则胜出的是A. 11001000001B. 11001000010C. 11001100001D. 11001101001 答：（A）9、ISO11898对CAN总线典型电平规定如下：A. 显性：VCAN–H＝VCAN–L＝2.5V，Vdiff=0V；隐性：VCAN–H＝3.5V，VCAN–L=1.5V，Vdiff=2V。B. 隐性：VCAN–H＝VCAN–L＝2.5V，Vdiff=0V；显性：VCAN–H＝3.5V，VCAN–L=1.5V，Vdiff=2V。C. 显性：VCAN–H＝1.75V，VCAN–L=3.25V，Vdiff=-1.5V；隐性：VCAN–H＝4V，VCAN–L＝1V，Vdiff=3V。D. 隐性：VCAN–H＝1.75V，VCAN–L=3.25V，Vdiff=-1.5V；显性：VCAN–H＝4V，VCAN–L＝1V，Vdiff=3V。 答：（B）10、下列选项中哪个不属于数字数据的数字信号编码方式？A. 单极性码B. 非归零码C. 归零码D. 幅度键控 答：（D）本题得分三、判断题（10分，每小题1分）1、若IEEE802.3的MAC帧长度/类型字段设置为0x8100，则其TCI（标签控制信息）包含有12位的VLAN标识符。答：（对）2、在IEC61158第4版（ED4.0）中包括PROFINET、EtherCAT、EthernetPowerlink、EPA和MODBUS-RTPS等多种实时以太网，其中EtherCAT由中国提出。答：（错）3、有证实服务包括请求、指示和响应3个原语。答：（错）4、使用EIA-485标准组网，共享介质上只允许有一个驱动器处于发送状态。答：（对）5、CAN分为物理层和数据链路层，其数据链路层又可以分为逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。答：（对）6、CAN数据帧中的远程发送请求位即RTR位为隐性。答：（错）7、所有DeviceNet模块均被要求参与一个重复MACID检验算法。答：（对）8、使用返回NARQ，发送器必须重传有差错的帧及后面所有的帧。答：（对）9、双绞线各个线对螺旋排列的主要目的是使各线对之间的电磁干扰最小。答：（对）10、模拟传输使用放大器增强信号能量，同时也增强了噪声；数字传输使用转发器，消除了衰减问题，噪声也不累积。 答：（对）本题得分四、简答题（共27分）1、阐述以太网标准IEEE802.3采用的二进制指数退避的１坚持算法的基本原理，并分析其优缺点。（本题5分）答：IEEE802.3采用的二进制指数退避的１坚持算法的基本原理：当站点连续多次遇到冲突时，它仍然不断地试图进行重发。在前10次重传过程中，每次重传的随机时延平均值会加倍。然后再做6次尝试，此时的平均时延值保持不变。在16次不成功的尝试后，站点放弃传输并报告有差错发生。优点：在拥塞程度不断严重的情况下，逐渐增大退避量就可以减小冲突发生的概率。缺点：后进先出：没有或几乎没有发生过冲突的站点要比已经等了很长时间的站点有更多的机会先传输。2、请列出现场总线的6个技术特点。（本题3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。3.简述服务与协议的关系。（本题6分）答：服务与协议是两个完全不同的概念。服务是底层的协议向上层协议提供的一组原语（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。协议是通信同层对等实体之间交换的帧、报文、分组的格式及意义的规则，实体利用协议来实现他们的服务定义。只要不改变它提供给用户的服务，实体可以任意改变它们的协议。这样，服务和协议就被完全分离开来。或（服务代表可提供的功能；协议是一组规则，必须被准确定义。服务通过协议完成；协议是服务的内部实现手段。用户只能见到服务。服务由下层向上层提供；协议用于实现同层实体间的通信。）4、在CAN总线中有哪几种错误类型？就故障界定而言一个单元（节点）可能处于哪三种状态？（本题5分）答：在CAN总线中，存在5种不同的错误类型：位错误，填充错误，CRC错误，形式错误，应答错误。就故障界定而言一个单元（节点）可能处于错误激活、错误认可和总线脱离这三种状态。5、OSI参考模型分为哪7层？（本题3.5分）答：OSI参考模型分为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。6、按先后顺序列出以太网标准IEEE802.3的MAC帧的各个组成部分，并列出IEEE802.3定义的三种MAC帧。（本题4.5分）答：以太网标准IEEE802.3的MAC帧由以下几部分组成：目的地址、原地址、长度/类型、MAC客户数据、填充、帧检测/检验序列。IEEE802.3定义的三种MAC帧：基础帧、Q标志帧和包装帧。本题得分五、用伪三进制信号编码机制对二进制序列11000011010进行信号编码，请画出编码后的信号波形，限定二进制序列之前的位0对应的是负电平。（本题6分）答：本题得分六、计算题（共23分）1、设Modbus总线采用RTU模式进行报文传输，每个报文帧内包含5个字节数据，帧内两个字符之间的空闲间隔为4个位时间，位速率为9600bps，求发送一个RTU报文帧的时间。（本题7分）解：RTU模式下每个字符包含的位数：11位RTU模式下每个RTU报文帧包含的字符个数：1+1+5+2=9RTU模式下每个RTU报文帧包含的位数：位时间：秒发送一个RTU报文帧的时间：（毫秒） 2、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6分）解：3、已知某CAN节点使用的独立CAN控制器SJA1000的晶振频率为12MHz，采用标准格式数据帧，若其总线定时寄存器BTR0=07Hex、BTR1=9BHex，则其设定的CAN总线通信网络位速率是多少？每个位时间内CAN总线被采样几次？设该节点要周期性地向CAN总线上发送5个字节的（数据场）数据，则它最快可以实现的发送周期（连续发送数据帧的间隔时间）是多少？（相关表格参见附页）（本题10分）解：tCLK=1/fXTAL=1/12=1/12（微秒）因BTR0=07Hex，故==4/3（微秒）因BTR1=9BHex，故==因此，CAN总线通信网络的位时间：（微秒）即CAN总线通信网络的位速率：50kbpsBTR1=9BHex，对应SAM位为1，则每个位时间内CAN总线被采样3次。最快发送周期：（微秒）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8、15、16的从站建立了预定义主/从连接组关系，这三个从站和主站之间采用位选通数据触发方式进行数据的生产/消费。请写出主站发给从站的位选通命令报文和每一个从站的位选通响应报文对应的CID，要求同时给出CID的十六进制和二进制表达形式。（相关表格参见附页）（本题8分）答：主站的位选通命令报文CID：0x408，100000010008号从站的位选通响应报文CID：0x388，0111000100015号从站的位选通响应报文CID：0x38F，011100011116号从站的位选通响应报文CID：0x390，01110010000本题得分八、请以图解的方式详细给出DeviceNet现场总线中MACID为2的客户机与MACID为7的服务器之间成功建立显式信息连接时的开放显示信息连接请求报文的CID和数据场、开放显示信息连接响应报文的CID和数据场。假设两个节点都是UCMM能力设备，双方约定将来在组1报文上通信，客户机使用报文ID5，服务器使用报文ID7，类和实例ID都用16位表示，且服务器返回的连接实例ID为3。（相关表格参见附页）（本题8分）答：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报文头报文头76543210Frag[0]XIDMACID0R/R[0]服务代码[4B]保留（所有位=0）请求报文体格式组选源报文ID字节偏移量123报文体图2开放显式信息连接请求格式表1报文体格式值值含义0DeviceNet(8/8)，类=8位整数，实例ID=8位整数1DeviceNet(8/16)，类=8位整数，实例ID=16位整数2DeviceNet(16/16)，类=16位整数，实例ID=16位整数3DeviceNet(16/8)，类=16位整数，实例ID=8位整数4-F由DeviceNet保留表2组选值值含