院系院系學(xué)號姓名…………密………………封………………線………………… 第4頁（共10頁） 第5頁（共10頁）哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)年夏季學(xué)期工業(yè)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)試題題號一二三四五六七八九十總分得分閱卷人院系院系學(xué)號姓名……………密………封………線………………… 第1頁（共10頁）本題得分一、簡答題（共46分）1、按照國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158給出現(xiàn)場總線的定義。（本題4分）答：安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。2、請列出現(xiàn)場總線的6個技術(shù)特點。（本題6分）答：（1）現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)；（4）現(xiàn)場設(shè)備互連網(wǎng)絡(luò)；（2）數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)；（5）結(jié)構(gòu)與功能高度分散的系統(tǒng)；（3）開放互連網(wǎng)絡(luò)；（6）現(xiàn)場設(shè)備的互操作性與互換性。3、OSI參考模型分為哪7層？TCP／IP參考模型分為哪4層？（本題5.5分）答：OSI參考模型分為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。TCP／IP參考模型分為：主機與傳輸線路接口、互聯(lián)網(wǎng)層、傳輸層和應(yīng)用層。4、給出高級數(shù)據(jù)鏈路控制(HDLC)中幀的6個組成部分（本題5分）答：標(biāo)志、地址、控制、信息、FCS、標(biāo)志。5、列出CAN總線的4種幀類型，給出標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)幀的具體組成，并指出標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)幀不計填充位時最少和最多各有多少位？（本題6.5分）答：CAN有4種幀類型，分別為數(shù)據(jù)幀、遠程幀、錯誤幀與超載幀。數(shù)據(jù)幀組成如下圖所示：幀間空間幀間空間幀間空間數(shù)據(jù)幀或超載幀幀起始仲裁場控制場數(shù)據(jù)場CRC場幀結(jié)束ACK場標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀不計填充位，最少44位（1分），最多108位。6、以圖的方式給出Modbus應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU）的具體組成。說明在ModbusRTU模式下，報文幀幀內(nèi)字符間隔和幀間字符間隔各需滿足什么條件。（本題6分）答： 圖ADU組成在ModbusRTU模式下，報文幀幀內(nèi)字符間隔需小于等于1.5個字符時間，幀間字符間隔需大于等于3.5個字符時間。7、闡述以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3采用的二進制指數(shù)退避的１堅持算法的基本原理，并分析其優(yōu)缺點。（本題7分）答：IEEE802.3采用的二進制指數(shù)退避的１堅持算法的基本原理：當(dāng)站點連續(xù)多次遇到?jīng)_突時，它仍然不斷地試圖進行重發(fā)。在前10次重傳過程中，每次重傳的隨機時延平均值會加倍。然后再做6次嘗試，此時的平均時延值保持不變。在16次不成功的嘗試后，站點放棄傳輸并報告有差錯發(fā)生。優(yōu)點：在擁塞程度不斷嚴重的情況下，逐漸增大退避量就可以減小沖突發(fā)生的概率。缺點：后進先出，沒有或幾乎沒有發(fā)生過沖突的站點要比已經(jīng)等了很長時間的站點有更多的機會先傳輸。8、比較CAN、DeviceNet、EIA-485三種總線的最大總線長度（傳輸距離）和最大網(wǎng)絡(luò)速度（最大傳輸速率）。（本題6分）答：CAN：最大總線長度10km；最大網(wǎng)絡(luò)速度1Mbps。DeviceNet：最大總線長度500m；最大網(wǎng)絡(luò)速度500kbps。EIA-485：單網(wǎng)段最大總線長度1200m；最大網(wǎng)絡(luò)速度12Mbps。本題得分二、用偽三進制Pseudoternary編碼對二進制序列1000000001進行信號編碼，請畫出編碼后的信號波形，限定二進制序列之前的比特0對應(yīng)的是負電平。（本題6分）答：本題得分三、計算題（共21分）1、給定報文D=1010001101（10位），預(yù)定比特序列（預(yù)定的除數(shù)）P=110101（6位），請采用摸2運算計算該報文對應(yīng)的CRC幀檢驗序列R（5位）。（本題8分）答：2、已知CAN網(wǎng)絡(luò)使用的獨立CAN控制器SJA1000的晶振頻率為24MHz，若總線定時寄存器BTR0=11Hex，BTR1=AAHex，則CAN網(wǎng)絡(luò)的通信速率是多少？設(shè)CAN網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)幀包含3個字節(jié)有效數(shù)據(jù)，則其最小CAN中斷時間是多少？（相關(guān)表格參見附頁）（本題13分）答：tCLK=1/fXTAL=1/24M=1/24微秒（1分）因BTR0=11Hex，則==3/2微秒（2分）因BTR1=AAHex，則（1分）=（2分）=（2分）CAN網(wǎng)絡(luò)的位時間：微妙（1分）CAN網(wǎng)絡(luò)的通信速率：44.4kbps（1分）最小CAN中斷時間：微妙（4分）本題得分四、在一個DeviceNe現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，MACID值為1的主站分別與MACID值為8、15、16的從站建立了預(yù)定義主/從連接組關(guān)系，這三個從站和主站之間采用位選通數(shù)據(jù)觸發(fā)方式進行數(shù)據(jù)的生產(chǎn)/消費。請寫出主站發(fā)給從站的位選通命令報文和每一個從站的位選通響應(yīng)報文對應(yīng)的CID，要求同時給出CID的十六進制和二進制表達形式。（相關(guān)表格參見附頁）（本題12分）答：主站的位選通命令報文CID：0x408，100000010008號從站的位選通響應(yīng)報文CID：0x388，0111000100015號從站的位選通響應(yīng)報文CID：0x38F，0111000111116號從站的位選通響應(yīng)報文CID：0x390，01110010000本題得分五、請以圖解的方式詳細描述DeviceNet現(xiàn)場總線中MACID為0的客戶機與MACID為6的服務(wù)器之間成功建立顯式信息連接的過程。假設(shè)兩個節(jié)點都是UCMM能力設(shè)備，雙方約定將來在組1報文上通信，客戶機使用報文IDA，服務(wù)器使用報文ID3，類和實例ID都用8位表示，且服務(wù)器返回的連接實例ID為2。（本題15分）答：附頁：標(biāo)識符位標(biāo)識用途16進制范圍1098765432100組1報文ID源MACID組1報文000-3ff01101源MACID從站的I/OCOS或周期報文01110源MACID從站的位選通響應(yīng)報文01111源MACID從站的I/O輪詢響應(yīng)或COS/周期應(yīng)答報文10MACID組2報文ID組2報文400-5ff10源MACID000主站的I/O位選通命令報文110源MACID001保留給主站使用-使用為TBD0目的MACID010主站的COS或周期應(yīng)答報文10源MACID011從站的顯式/未連接響應(yīng)報文10目的MACID100主站的顯式請求報文10目的MACID101主站的I/O輪詢/COS/周期報文10目的MACID110僅限組2未連接顯式請求報文（保留）10目的MACID111重復(fù)MACID檢驗報文圖1預(yù)定義主/從連接組標(biāo)識符區(qū)定義報文頭報文頭76543210Frag[0]XIDMACID0R/R[0]服務(wù)代碼[4B]保留（所有位=0）請求報文體格式組選源報文ID字節(jié)偏移量123報文體圖2開放顯式信息連接請求格式表1報文體格式值值含義0DeviceNet(8/8)，類=8位整數(shù)，實例ID=8位整數(shù)1DeviceNet(8/16)，類=8位整數(shù)，實例ID=16位整數(shù)2DeviceNet(16/16)，類=16位整數(shù)，實例ID=16位整數(shù)3DeviceNet(16/8)，類=16位整數(shù)，實例ID=8位整數(shù)4-F由DeviceNet保留表2組選值值含義0報文組11報文組22保留3報文組34-F由DeviceNet保留表3開放顯式信息連接請求中的源報文ID如果組選等于：那么源報文ID：0或3指定為客戶機從其組1或3報文ID中分配的報文ID?？蛻魴C將利用此報文ID與其自身的MACID（源MACID）共同產(chǎn)生一個連接ID，它在客戶機隨后通過此連接發(fā)送的一個報文時被說明。1被忽略/被設(shè)置為0值。776543210Frag[0]XIDMACID0R/R[1]服務(wù)代碼[4B]保留（所有位=0）實際報文體格式目的報文ID源報文ID字節(jié)偏移量123報文體內(nèi)容45連接實例ID報文頭圖3開放顯式信息連接響應(yīng)格式表4開放顯式信息連接響應(yīng)中的目的報文ID如果打開請求中的組選被設(shè)置為：那么打開響應(yīng)中的目的報文ID：0或3被忽略且應(yīng)被設(shè)置為0值。1被客戶機用于和服務(wù)器的MACID（目的MACID）共同產(chǎn)生一個連接ID，它在通過此連接發(fā)送時說明。服務(wù)器從組2報文ID中分配了此值。BIT7BIT6BIT5BI