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武汉理工大学考试试题答案（A、B卷）
2010 ~2011 学年 1 学期 现场总线 课程
一、名词解释
每题一分 1、FCS
答：现场总线控制系统。 2、DCS
答：分布式控制系统。 3、CAN
答：控制器局域网。 4、LonWorks
答：局部操作网络 。 5、全双工通信
答：能同时进行双向通信。 6、点对点网络（本题0.5分）
答：由一对对机器之间的多条连接构成的网络。
二、填空题（共34分，每空1分）
1、CAN总线中，就错误界定而言，一个单元可能处于下列3种状态之一：错误激活、错误认可和总线脱离；为了界定故障，在每个单元中都设有两种计数：发送错误计数和接收错误计数。
2、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。
3、LonTalk协议最大的特点是对OSI的七层协议的支持，是直接面向对象的网络协议，这是以往的现场总线所不支持的。具体实现就采用网络变量这一形式。
4、标准格式的CAN数据帧最短为 44 位，不计填充位最长为108位，总线长度最长可达_10_km，通信位速率最高可达 1M bps，报文标识符可达 2032 个，采用 非破坏性逐位仲裁 机制来解决总线访问冲突。
5、现场总线的发展经历了一个发展过程，由60年代的电动单元、发展到DCS，90年代初出现FCS。
6、PROFIBUS现场总线的优点是开放、低价、可靠、高效。
7、LonWorks技术包括以下几个组成部分：LonWorks节点和路由、LonTalk协议、 LonWorks收发器、LonWorks网络和节点开发工具
8、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。
三、单选题（共5分，每题2分） 答案：A D D B B
四、判断题（10分，每小题1分）
答案：错误 错误 错误 错误 错误 正确 正确 正确 正确 错误
五、请根据CAN2.0A规范，推导其数据帧在考虑位填充情况下的最大位数计算公式。 (本题10分)
答案： 考虑位填充情况下，CAN2.0A数据帧格式如下：
帧起始（1位）+标识符（11位）+RTR位（1位）+保留位（2位）+数据长度码（4位）+数据场（0-64位）+CRC序列（15位）+CRC界定符（1位）+ACK间隙（1位）+ACK界定符（1位）+帧结束（7位）其中，CRC界定符、应答场、帧结束有固定格式，不参加位填充。按CAN规范，发送数据帧时，发送器在数值相同的5个连续位后会填充1位补码。可以知道，当数据帧具有类似下列模式时，填充位数最多：1111100001111000011110000…… 经总结，可以给出如下公式：44+8s+[(34+8s-1)/4] 其中：s为数据场字节数，[ ]代表只取整数部分。
六、为什么CAN总线在位速率为1Mbps时，最大传输距离只有40米？ （本题10分）
答：（1）CAN总线要求发送器在发送每一位的同时，都要监视总线电平，用以确定是否发送器竞争发送权失败，是否总线发生了位错误，是否获得了应答。这都需要在1位时间内来完成。1Mbps时，位时间为1微秒。
（2）已知铜导线中电信号的传播速度是光速的2/3，1微秒内可以在总线上跑200米，由于要做折返跑，所以总线距离不能超过100米；
（3）考虑到可靠采样以及需留下一定的信息处理时间的问题，一般采样点设在位时间的50%左右，所以最大传输距离还要减半，即为50米。
（4）还要考虑发送器延时、接收器延时，总线的最大传输距离还要打折扣，故定为40米。
七本题10分
答案要点：画出CAN总线的框图，含有5个模块，一个液晶屏，两个交流开关，两个直流开关，以及具体的回路；需要画出三种模块的内部结构图。过程需要描述采集电压电流并送给液晶显示，液晶屏上的开关指令能传递到模块。 八本题10分
答案要点：主机1、3之间需要令牌，交替令牌组成令牌环。主机1获得令牌后从14节点获取采集的传感器信号、经运算后，把执行的结果传递到38节点完成执行动作。通信完成后，交出令牌给3号主机；3号主机跟15、16、39号从机分别通信，完成后，再把令牌交给1号主机如此循环。总线上同一时刻，只有一台主机跟一台从机通信。