-PAGE5-《工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程代碼：22EE32017課程名稱：工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課程英文名稱：IndustrialCommunicationandNetworkTechnique總學(xué)時(shí)：32理論學(xué)時(shí)：32學(xué)分：2學(xué)分開課單位：電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院授課對(duì)象：電類與儀器儀表及計(jì)算機(jī)與控制專業(yè)（電氣工程及其自動(dòng)化，建筑電氣與智能化，智能測(cè)控工程，計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、控制科學(xué)與工程）開課學(xué)期：3春先修課程：電子技術(shù)基礎(chǔ)；嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用（單片機(jī)原理）二、課程目標(biāo)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域/環(huán)境中的工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，即以通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，是3C（Computer,CommunicationandControl）技術(shù)發(fā)展匯集成的結(jié)合點(diǎn)，是網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、智能化技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)場(chǎng)的結(jié)果。工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是自動(dòng)化及電氣工程領(lǐng)域當(dāng)前和今后的發(fā)展熱點(diǎn)之一，已在各民用和國防領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用。例如，對(duì)于電氣工程與智能建筑及智能測(cè)控領(lǐng)域，在現(xiàn)代電機(jī)驅(qū)動(dòng)與控制裝置（如變頻器）中、在數(shù)字化變電站、配電系統(tǒng)/繼電保護(hù)裝置中、在智能電器中、在樓宇自動(dòng)化與智能化裝置中、在各類智能化儀器儀表中，幾乎均要求配置現(xiàn)場(chǎng)通信接口，并構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)；對(duì)于國防領(lǐng)域，在航空航天設(shè)備、艦船、裝甲車輛中均使用了現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)。在當(dāng)今蓬勃發(fā)展的智能電網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，基于工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化/數(shù)字化、互動(dòng)化是其主要特征。本課程以數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)的基本技術(shù)以及應(yīng)用廣泛的主流（典型）現(xiàn)場(chǎng)總線/以太網(wǎng)技術(shù)為主要內(nèi)容，目的是使學(xué)生掌握現(xiàn)代工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)的基本概念、基礎(chǔ)知識(shí)，學(xué)會(huì)閱讀并理解現(xiàn)場(chǎng)總線/以太網(wǎng)的協(xié)議/規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)；能夠初步設(shè)計(jì)一般設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線/以太網(wǎng)通信接口，掌握或了解典型現(xiàn)場(chǎng)總線/以太網(wǎng)系統(tǒng)的基本應(yīng)用技術(shù)；并為學(xué)生進(jìn)行工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和網(wǎng)絡(luò)（系統(tǒng)）分析以及撰寫工業(yè)通信領(lǐng)域的各種通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)范奠定一定的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)對(duì)學(xué)生的能力要求如下：課程目標(biāo)1.掌握網(wǎng)絡(luò)與通信的基本原理、現(xiàn)場(chǎng)總線/以太網(wǎng)的主要技術(shù)，具備主流現(xiàn)場(chǎng)總線/以太網(wǎng)問題分析的知識(shí)基礎(chǔ)，了解現(xiàn)場(chǎng)總線/以太網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)及前沿應(yīng)用；課程目標(biāo)2.學(xué)會(huì)閱讀并理解現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議/規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)，了解和掌握現(xiàn)場(chǎng)總線節(jié)點(diǎn)的基本設(shè)計(jì)方法，具備分析和解決工程實(shí)踐中工業(yè)系統(tǒng)通信與網(wǎng)絡(luò)問題的基本能力。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求畢業(yè)要求具體描述課程目標(biāo)1.工程知識(shí)5.使用現(xiàn)代工具1-1掌握數(shù)理、電子方面的基礎(chǔ)知識(shí)，并能將其用于電氣工程問題的分析和求解。5-3能熟練運(yùn)用科技文獻(xiàn)檢索工具，了解電氣工程領(lǐng)域理論與技術(shù)的最新進(jìn)展。課程目標(biāo)12.問題分析3.設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案6.工程與社會(huì)2-2能夠?qū)Ψ纸夂蟮碾姎夤こ虖?fù)雜工程問題進(jìn)行表達(dá)、建模、求解，并獲得有效結(jié)論。3-2能針對(duì)特定需求分析完成電氣系統(tǒng)或相關(guān)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。6-1了解與電氣工程相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)、產(chǎn)業(yè)政策和法律法規(guī)。課程目標(biāo)2四、課程目標(biāo)與課程內(nèi)容對(duì)應(yīng)關(guān)系序號(hào)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求學(xué)時(shí)教學(xué)方式對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場(chǎng)總線）的概念，典型現(xiàn)場(chǎng)總線的組成和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)總線主流國際標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)。1.掌握工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場(chǎng)總線）的概念；2.了解現(xiàn)場(chǎng)總線的組成和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)；3.了解現(xiàn)場(chǎng)總線國際、中國標(biāo)準(zhǔn)。2授課課程目標(biāo)1課程目標(biāo)22低層與多層現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，基于傳輸技術(shù)的兩種網(wǎng)絡(luò)、基于網(wǎng)絡(luò)尺度的幾種網(wǎng)絡(luò)，協(xié)議層次結(jié)構(gòu)、服務(wù)與協(xié)議、面向連接的服務(wù)與無連接服務(wù)。1.了解現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)概觀；2.掌握通信的網(wǎng)絡(luò)硬件；3.掌握通信的網(wǎng)絡(luò)軟件。2授課課程目標(biāo)13OSI與TCP/IP參考模型及其比較，標(biāo)準(zhǔn)以及協(xié)議層、服務(wù)原語和參數(shù)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類與特點(diǎn)。1.掌握OSI與TCP/IP參考模型；2.了解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化；3.掌握網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。2授課課程目標(biāo)1課程目標(biāo)24載波監(jiān)聽多點(diǎn)訪問（CSMA）、無沖突協(xié)議，導(dǎo)向傳輸介質(zhì)、無線傳輸。1.掌握介質(zhì)訪問控制方式；2.了解網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)。2授課課程目標(biāo)15數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)，模擬信號(hào)編碼技術(shù)。1.掌握數(shù)字信號(hào)編碼技術(shù)；2.解模擬信號(hào)編碼技術(shù)。2授課課程目標(biāo)1課程目標(biāo)26串行傳輸?shù)臅r(shí)序控制技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸過程1.掌握異步傳輸和同步傳輸方法；2.掌握單工傳輸、半雙工傳輸、全雙工傳輸過程。2授課課程目標(biāo)17數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信的差錯(cuò)類型、差錯(cuò)檢測(cè)、差錯(cuò)糾正、差錯(cuò)控制1.掌握數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信的差錯(cuò)類型、差錯(cuò)檢測(cè)方法；2.了解差錯(cuò)糾正、差錯(cuò)控制方法。2授課課程目標(biāo)18流量控制，高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（HDLC）1.了解流量控制的基礎(chǔ)知識(shí)；2.理解HDLC的幀結(jié)構(gòu)及字段含義。2授課課程目標(biāo)1課程目標(biāo)29基于UART的串行通信的數(shù)據(jù)傳輸、節(jié)點(diǎn)硬件一般構(gòu)成，EIA-232與485接口標(biāo)準(zhǔn)與電路、EIA-485節(jié)點(diǎn)信號(hào)波形與電平。1.掌握UART串行通信的數(shù)據(jù)傳輸與節(jié)點(diǎn)硬件構(gòu)成；2.了解EIA-232與485接口標(biāo)準(zhǔn)與電路。2授課課程目標(biāo)1課程目標(biāo)210Modbus協(xié)議簡要描述、數(shù)據(jù)編碼與數(shù)據(jù)模型、尋址方式、功能碼分類、數(shù)據(jù)鏈路層的兩種串行傳輸模式、物理層的電氣與機(jī)械特性，Modbus關(guān)鍵技術(shù)分析。1.掌握Modbus協(xié)議核心內(nèi)容；2.理解Modbus關(guān)鍵技術(shù)。2授課課程目標(biāo)1課程目標(biāo)211CAN節(jié)點(diǎn)的分層結(jié)構(gòu)、幀類型，MAC機(jī)制，錯(cuò)誤類型及其界定，位定時(shí)。1.掌握CAN節(jié)點(diǎn)的分層結(jié)構(gòu)、幀類型、MAC機(jī)制、錯(cuò)誤類型；2.了解CAN的位定時(shí)方式。2授課課程目標(biāo)1課程目標(biāo)212CAN控制器及接口芯片，CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，CAN系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例。1.初步掌握CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)技術(shù)；2.了解CAN系統(tǒng)的應(yīng)用。2授課課程目標(biāo)213CAN標(biāo)識(shí)符區(qū)的DeviceNet使用、連接建立概述，顯式信息、輸入/輸出信息、分段/重組、重復(fù)MACID檢測(cè)協(xié)議。1.掌握DeviceNet的連接技術(shù)；2.了解DeviceNet的信息協(xié)議。2授課課程目標(biāo)1課程目標(biāo)214DeviceNet鏈路生產(chǎn)者與消費(fèi)者對(duì)象類、連接對(duì)象類、DeviceNet對(duì)象類定義，預(yù)定義主從連接組報(bào)文、從站與主站連接對(duì)象特性，指示器與開關(guān)。1.掌握DeviceNet通信對(duì)象類；2.掌握預(yù)定義主/從連接組；3.了解DeviceNet指示器與開關(guān)。2課程目標(biāo)1課程目標(biāo)215以太網(wǎng)的特征，以太網(wǎng)MAC機(jī)制，以太網(wǎng)MAC幀/包格式，MAC參數(shù)。以太網(wǎng)概述，傳統(tǒng)以太網(wǎng)，交換式以太網(wǎng)，快速以太網(wǎng)，千兆位以太網(wǎng)，10G以太網(wǎng)，100G以太網(wǎng)。1.掌握以太網(wǎng)的特征、以太網(wǎng)MAC幀/包格式的組成與含義；2.理解以太網(wǎng)CSMA/CD的MAC截?cái)喽M(jìn)制指數(shù)退避算法、MAC參數(shù)。2授課課程目標(biāo)1課程目標(biāo)216傳統(tǒng)以太網(wǎng)與高速以太網(wǎng)，IEEE802.1QVLAN標(biāo)準(zhǔn)在802.3中的應(yīng)用。1.掌握傳統(tǒng)以太網(wǎng)、高速以太網(wǎng)的MAC子層與物理層的主要技術(shù)。2.理解VLAN的概念、帶標(biāo)簽控制信息的IEEE802.3MAC幀格式。2授課課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2五、課程教學(xué)方法1.課堂授課1.1采用啟發(fā)式教學(xué)，通過提問和互動(dòng)來激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、分析問題和解決問題的能力。例如，對(duì)介質(zhì)訪問控制方式、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信的差錯(cuò)類型、流量控制等內(nèi)容。1.2采用教學(xué)模型、CAI課件、網(wǎng)絡(luò)視頻等多種輔助方式增強(qiáng)教學(xué)的直觀性，提高課堂教學(xué)信息量，同時(shí)使學(xué)生加深對(duì)相應(yīng)知識(shí)的理解。例如，對(duì)開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型、HDLC的幀結(jié)構(gòu)及字段含義等內(nèi)容。1.3采用案例教學(xué)方式，通過一些實(shí)際問題的分析使學(xué)生學(xué)會(huì)理論與工程實(shí)際相結(jié)合，學(xué)會(huì)應(yīng)用自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，進(jìn)行機(jī)理研究等，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生分析和解決本領(lǐng)域相關(guān)工程問題的思維方法和實(shí)踐能力。例如，對(duì)CAN節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、CAN系統(tǒng)應(yīng)用等內(nèi)容。2．自主學(xué)習(xí)鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生課外進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究式學(xué)習(xí)，培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際工程問題的能力。六、課程考核方法課程考核以檢驗(yàn)課程目標(biāo)的達(dá)成度為手段，進(jìn)而評(píng)價(jià)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的達(dá)成度?？己说沫h(huán)節(jié)包括平時(shí)作業(yè)及考核、期末考試，總成績以百分計(jì)，滿分100分，各考核環(huán)節(jié)所占分值比例及考核細(xì)則如下表。考核環(huán)節(jié)所占分值考核與評(píng)價(jià)細(xì)則對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)平時(shí)作業(yè)及考核20（1）考核學(xué)生們平時(shí)上課的表現(xiàn)，對(duì)提問的回答等；（2）課堂作業(yè)交4次，單獨(dú)評(píng)分；（3）以上兩項(xiàng)最后合計(jì)，給出成績。課程目標(biāo)2期末考試80（1）卷面成績100分，以卷面成績按比例折算成實(shí)際得分；（2）考試命題以大綱中的應(yīng)知應(yīng)會(huì)內(nèi)容為主，題型主要是填空、簡答、分析和計(jì)算，并保證逐年有所變化。課程目標(biāo)1七、主要教材與參考書佟為明.現(xiàn)場(chǎng)總線——工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù).2024.WilliamS.DataandComputerCommunications(TenthEdition)[M].Beij