数据通信的基本原理范文
时间：2023-12-26 18:05:46
导语：如何才能写好一篇数据通信的基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
数据加密的基本过程就是通过对信息铭文进行一定的加密算法得到一个密文，并通过密文在网络介质中进行传播，然后在通信的接收端接受到密文以后通过秘钥获得信息的内容。DES数据加密算法过程是典型的数据加密方法，具体的实现过程为加密过程和解密过程。数据加密的标准采用的是美国政府采用的密码体系,加密和解密使用的相同的算法，基本的实现过程是对明文按照64比特块加密，得到64b的密文，加密过程有56b个参考秘钥，19个不同的站。除了第一站、倒数第一站、倒数第二站有特定规范外，其余的16位均采用完全不同的函数。其保密性关键在于对于秘钥的保密过程，当前对于DES加密的破译非常的复杂，当前还没有发现比穷举法更好的破解办法，而从理论上讲使用穷举法破解DES加密过程基本上是不可能实现的，因此DES数据加密算法应用于计算式通信有着非常好安全性[1]。
二、DES数据加密算法在计算机通信技术的中的应用
1.DES数据加密算法应用于计算机通信的优势。美国标准局对于DES数据加密算法的评价非常的高，认为该算法能够满足对于数据的加密要求，其用于计算机通信完全能够满足对于信息的保护。DES数据加密算法对于计算机通信过程中数据的加密具体表现在：首先DES数据加密算法能够提高数据保护的实际效果[2]，避免数据在通信过程中被非法窃取和破解，并能够通过算法及时的避免数据在未被擦觉的情况下被篡改，其次是DES数据加密算法的复杂性非常的高，能够适用于计算机通信技术的应用要求，而且破译的过程非常的困难，进一步地保护的通信数据的安全性，目前对于DES数据加密算法破译的最好办法就是穷举法，即使是美妙计算100万次的计算机也要经过2000年才能找出破解的办法，能够满足当前数据通信的数据安全；第三是尽管DES数据加密算法非常的复杂，但是其安全性并不是依赖于其本身的复杂程度，主要跟其明文加密秘钥系统的有关，因此在应用于计算机通信的多个场景，适用性非常的广；最后是我们分析其加密的历程发现，这种加密的方法可以非常广泛的应用于金融和通信领域，而且很多ATM的加密方式就是以DES数据加密算法为基础的。
2.DES数据加密算法在计算机通信中应用的优化。由于DES数据加密算法本身具有公开性的[3]，所以对于DES数据加密算法的分析和优化非常容易做到，我们在应用于计算机数据通信的过程中，能够切合实际的情况，针对性的对DES数据加密算法进行调整，使得算法更加适合于数据通信的过程。为此我们可以在计算机数据通信中运用DES数据加密算法的思想进行算法分析，在充分地了解DES数据加密算法的加密原理后，利用程序数据语言设计出专门应用于计算机通信以及硬盘数据加密的DES数据加密算法程序，通过配置在计算机加密卡中建立一个数据加密模块。特别是近几年我国计算机通信技术的发展迅速，在设计这个数据加密模块的时候要考虑到后期的扩展性问题，例如我们可以将硬盘控制模块和数据加密解密模块独立分开进行设计，以提高数据加密模块的兼容效果，适用于更多的计算机数据通信的类型。并且适当的采用我国自主设计的加密算法和标准，摆脱国外算法地限制，并根据我国当前的计算机数据通信业务的特点，扩大加密卡和加密芯片的适用性。
三、结语
篇2
一、背景
网络技术的发展需要大批高素质、创新型的专业技术人才，良好的实践教学体系是培养具有工程实践能力、创新能力的高素质人才的关键。大学生网络技术竞赛围绕着相关领域的研究热点和前沿技术，给出问题的完整解决方案，具有实用性、竞技性、趣味性和激励性，能够培养学生的学习兴趣，提高其工程实践能力，激发其创新思维。
二、数据通信专业实践教学的问题
随着数据通信专业的展开，构建数据通信专业实践教学体系得到了广泛重视，我们在实验设置、实习基地建设、创新型实验、项目驱动以及大学生竞赛等方面做了积极探索。数据通信专业实验普遍采用层次化的实验教学模式，将实验分为验证型、设计型、综合型和创新型实验。人们通过验证型和设计型实验巩固基础知识，力求通过综合型和创新型实验培养学生的工程实践能力和创新能力。
在数据通信专业实践教学中，我们发现还存在以下问题：一、重理论轻实验，重验证轻设计，实验内容与实际应用脱离，实验模式死板，学生只是机械地被动模仿，难以提高学生的学习积极性;二、教师在研项目和工程无法引入学生参与，另外这些项目还没有与教学实验有机地统一起来。
三、竞赛驱动的数据通信专业实践教学体系
1.网络技术大赛是实践教学的良好载体
约翰·杜威提出的“做中学”是当前工程教学领域广为接受的教学方法，“做中学”也就是“从活动中学” “从实践经验中学”，“做中学”是比“听中学”更好的学习方法。大学生网络技术大赛活动是以大学生为参赛主体，通过全国或者指定区域内的高校相互竞争比赛，让大学生在综合应用所学理论知识的基础上，解决相关领域的应用问题。
2.竞赛驱动的实践教学体系
以网络技术大赛为驱动，我们提出“以赛求用，以赛促学，在竞赛中培养工程实践能力和创新能力”的数据通信专业实践教学体系。在竞赛中，数据通信专业学生与学校的特色专业学生相结合，着重培养学生解决问题的基本技能、工程实践能力和创新思维。竞赛驱动的实践教学体系以学生为主体，教师给予引导，各门课程提供技术支持，实验室提供设备和场地。
四、课程和实验、实践教学改革
1.专业课程改革
为了配合竞赛驱动的实践教学改革，我们在三方面对专业课教学做了优化和改革。第一，将网络设备配置原理与运用课程提前到第1学期。这部分内容原理简单，实用性强，容易验证，学生能够很快接受并掌握其应用。第二，考虑到我院很多学生在校时间仅有一年，我们将一些相关课程改为选修课和自学课程，从而让有兴趣的学生可以得到更充分的知识补充。第三，部分课程的评价方式可以用竞赛结果代替，在保证学生充分的动手实践能力培养的同时，以降低学生的学习负担。
优化和改革后的课程与竞赛驱动的教学实践体系相统一。能够很好地促进学员对课程知识的学习和操作技能的掌握。
2.实验规划和实验内容改革
数据通信专业实验在以下几个方面做了重新规划和改革。(1)设置了分层递进的实验体系。设置了“验证型一设计型一综合型”分层递进的实验体系。验证型实验用于基础知识、基本原理验证;设计型和综合型实验内容用于多门课程的综合应用。(2)实验内容改革。实验内容除了选用教材指定的实验内容外，鼓励学生在教师的指导下，选择竞赛项目分解模块作为实验内容，以逐步实现竞赛项目中的各个部分。③实验模块化。实验项目与竞赛相结合，使得实验项目多样化。为提高效率和兴趣，在完成基本型、设计型、综合型实验以及竞赛中的各种基本实现方法后，我们将其模块化，做好实验积累，降低后续实验的实现难度。
3.网络技术大赛考核方式
在培养学生分析问题、解决问题的能力和提高学生的动手能力、工程实践能力方面，科技竞赛与综合实践课程的目的基本是一致的，往往网络技术大赛对学生提出更高的要求。将网络技术大赛与综合实践课程挂钩，学生在网络技术大赛中获得较好的成绩，或者认证考核通过后，可以代替相关课程的考核成绩，获得相应的学分。竞赛考核与课程、学分挂钩，有效地提高了学生的参赛兴趣和参赛主动性，降低了学生的学习负担。
五、实践效果
自2012年以来，我们在数据通信、网络安全等专业方向逐步进行竞赛驱动的实践教学体系的改革和探索，取得了很好的教学效果。
1.激发了学生的学习兴趣，促进了专业课程的学习
我院每年有20-30人参加H3C全国大学生网络技术大赛，有10-15人参加华为ICT技能大赛，另外还有200-300人为了准备参加大赛而考取HCNA、HCNP、H3CNE和H3CSE认证证书，基本涵盖数据通信专业所有学生和其他专业的部分学生。
2.学生综合素质得到提高，得到用人单位的好评
经过网络技术大赛的锻炼，学生的综合素质得到显著提高。在竞赛项目的实现过程中，学生的动手实践、工程应用能力和创新思维有了显著提高。特别是在全国大学生网络技术大赛中取得优良成绩的学员。
数据通信专业具有很强的实践性和综合应用性。工程实践能力和创新能力对数据通信专业的学生尤为重要，良好的实践教学体系是培养学生的工程实践能力和创新能力的关键。网络技术大赛是实践教学的良好载体，大学生实践教学与网络技术大赛相结合，形成“以赛求用，以赛促学，在竞赛中培养工程实践能力和创新能力”的竞赛驱动实践教学体系，该实践教学体系很好地贯彻了“做中学”教学模式，取得了良好的教学效果。
篇3
2011年前长沙学院通信工程专业数据通信类的核心课程为两门：数据通信和路由交换技术，其中数据通信主要讲述数据通信的原理性内容；路由交换技术则对其实践应用进行讲解，共112学时；经过5年的教学实践发现这种方式既能让学生打下厚实的理论基础也能让学生较好掌握相关的应用技能，很好地实现了人才培养目的。但学校从2012年起对培养方案的总课时进行压缩，经讨论笔者将这两门课程压缩成一门，取名为数据通信与网络，共80学时。造成该课程内容多且繁杂，又不能因为缩减课时而降低教学质量，教学难度进一步加大：该选用哪本教材，理论与实践如何协调，如何有效组织教学，就成为笔者考虑的重点。为此，笔者先对教材进行了甄选，通过对多个出版社的相关教材调查发现，传统教材理论充足，实践内容过少，或纯实践操作，无理论支撑；如果为本门课分别选实践与理论两本教材的话，又不能有效组织教学。通过对华为、中兴、思科等企业进行调研，笔者发现有些企业的培训教材能很好地满足要求，经过对比笔者最后选择了世界500强企业思科公司的面向本科院校开发的数据通信与网络培训教材作为笔者的上课教材。
然后，笔者按照数据通信与网络的理论模型和就业市场对学生能力的需求（图1），把本课程的知识体系结构分解为以下几大部分：数据通信的基础知识部分：主要由数据通信的原理、数据编码与压缩、差错控制和交换机术的分类与原理几部分组成；计算机网络的基本原理部分：OSI和TCP/IP模型与各层的原理、通信安全与QoS这两个部分组成；实践应用能力部分：网络设备的安装配置、网络故障的分析排除、网络规划与设计3部分。这三大部分不但把传统的数据通信类课程的知识点都包括进去了，还着重加强了应用型的能力的培养。通过对课程内容进行精心规划，对课程中关键性的内容和实践点进行挑选，制订考试大纲、教学大纲和教学日历，既保证了课程的整体性和内在的逻辑联系，又保证能在较短的时间内有效地进行教学管理，按质按量完成教学内容。从培养目标来讲，也同时兼顾了就业和考研的需求，还将原来110个课时的教学缩减为80个课时，较好达到了教学改革的目的。实验教学是课程的重要组成部分，没有合理的实验实训内容的组织，应用型人才的培养就无从谈起。以就业能力体系结构（图1）为核心，结合本课程自身的知识体系结构，笔者将实践分为三个层次。第一层次为原理型实验，采用sniffer等软件从互联网上抓包对OSI/TCPIP协议进行认知；第二层次为针对关键知识点的独立应用型实验，以交换机、路由器和操作系统的单个协议或服务的安装配置为主；第三层次单独安排了2周的针对整个知识体系结构的数据通信与网络课程设计，从网络需求分析、物理拓扑结构设计、逻辑拓扑结构设计、网络设备操作、故障排除与文档编写等方面对学生能力进行综合性训练。如图2所示，这三个层次是递进的，后一目标的实现是前一目标的拓展与提高。围绕这三个层次，笔者共设计12个分解实验，3个综合性的课程设计。这12个实验项目均为当前网络技术领域较新颖、具有较高实用价值的实验项目，具有一定的可操作性，根据这些实验项目编写专门的实验指导用书，每个实验项目都包含必做内容和选做内容，选做内容即为拓展内容。3个综合性的课程设计题目，每个学生要选作其中一个；根据给出的具体参数不一样，每个题目都可以变化出多个具体的项目，相互之间有很大的差异性，排除了学生间相互抄袭的可能，提高课程设计的效果。整个实践过程所涉及的软硬件设备，笔者都采用现网运行的设备或软件，很好地实现了学校和企业之间的无缝对接就业。
二、开展校企合作，加强实践教学
培养应用型人才的核心就是培养学生的实践动手能力。要想真正做好实践教学，最好的方法是和企业开展校企合作，从企业获取实验设备、教材、教学方法、工程案例等材料。企业是工程应用的直接实践者，也是学生的最终去处，直接从企业获取资料，采用相关的案例教学，才能真正实现应用型人才的培养。专业数据通信与网络方向的校企合作主要体现在以下几方面：
1.获得企业设备捐赠数据通信类课程的技术发展较快，对高校数据网络实验室的设备档次、性能和可操作性的要求就越来越高；而且应用型的数据通信现网设备价格昂贵，对于资金不是很充足的高校来讲是不可能一步建设好这样一个实验室的。笔者实验室的建设就经历了三个阶段：第一阶段为自筹16万资金购买设备，这对于一个班级的学生来讲是远远不够的；第二个阶段是与思科公司进行校企联合获得该公司上百万元的软硬件捐赠；第三个阶段为2012年获得财政部的省部共建资金，进一步充实扩大实验规模。经过这三个阶段的建设，目前实验室的设备不管是规模还是档次，都已经达到上课的要求。而且笔者还专门做了3套路由交换设备用于学生课外进行远程实验，3套安全设备和两套无线设备为某些学有余力的学生利用来进行课外自学。
2.采用企业的最新仿真软件进行教学和实训对于超过10个节点的课程设计来讲，实验室的设备再多，也不可能达到它的要求。很多企业都开发出了虚拟实验的软件用于进行大规模部署设备的仿真实验，笔者从思科公司那里拿到了虚拟实验软件，采用虚拟+实际设备的方式进行课程设计阶段中的逻辑拓扑结构设计、网络设备配置，故障排除，全网性能测试验证等阶段的工作。学生拿到仿真软件，利用自己的电脑随时可以动手操作，提高了他们的参与度，取得了很好的教学效果。
3.从企业获取先进的教学资料和完整的工程案例企业处在技术发展的最前沿，从企业获取的资料往往是最新的，放入教学最能吸引学生，学生的知识结构基本与社会上正在用的一致，能取得最好教学和就业效果。数据通信与网络课程的教学笔者分为课堂教学和课后教学两个部分，课堂教学就是通常的实验、理论教学和课程设计。工程案例经过一定的修改能够很好地变成讲课和课程设计的素材。课后教学笔者采用的是思科公司网络技术学院课程，每个学期初给学生分配好账号，组织好学习小组，并将学习计划下发到每个学生。学生利用课后时间进行网上学习、作业、考试、虚拟实验和远程实验，极大地提高了学习效果。
三、结束语
篇4
关键词: 连续运行参考站(CORS)系统;实时定位
中图分类号：P228.4文献标识码：A文章编号：
Abstract:This paper introduces the reference of continuous operation station system basic principle and advantage, starting to dial up the Internet to to the last from get fixed solution of the whole operation flow the explanation, according to different stages in the problems of puts forward specific solutions.
Key word:Continuously operating reference station ( CORS ) system;Real time positioning
1引 言
CORS理论源于1980年代中期加拿大提出的主动控制系统。该理论认为全球定位系统（GPS）主要误差源来自于卫星星历，若能利用一批永久性参考站，可为用户提供高精度的预报星历以提高测量精度。随着之后基准站点概念的提出, 这一理论的实用化得到了推进。它的主要理论基础，就是在同一批测量的GPS站点中选出一些点位可靠、对整个测区具有控制意义的测站，采取较长时间的连续跟踪观测，通过这些站点组成的网络的解算，获取覆盖该地区和该时间段的“局域精密星历”及其他改正参数，用于测区内其他测站观测值的精密解算。
随着全球导航卫星系统（GNSS）、计算机、数据通信和互联网络等技术的不断发展成熟，利用多基准站网络（RTK）技术建立的连续运行参考站系统（CORS）应运而生，它很好地解决了大范围区域内厘米级精度的实时定位的问题，并在现代社会的发展进程中发挥着越来越重要的作用。近年来，国内不同行业已经陆续建立了一些专业性的卫星定位连续运行网络，目前，为满足国民经济建设信息化的需要，一大批城市、省区和行业正在筹划建立（或者已经建立）类似的连续运行网络系统，一个新的建网正在到来。
3 CORS系统基本原理
连续运行参考站系统可以定义为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站，利用现代计算机、数据通信和互联网(LAN／WAN)技术组成的网络，实时地向不同类型、不同需求、不同层次的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值(载波相位，伪距)，各种改正数、状态信息，以及其他有关GPS服务项目的系统。
该系统在一定区域范围内建立若干个连续运行的永久性基准参考站，通过网络连接，构成网络化的GNSS综合服务系统。可以为各级大地测量和测绘部门提供高精度、连续性的参考基准，并可向科研机构、导航、时间和灾害部门提供各种数据服务，也可服务于交通管理、城市建设、工程施工、气象监测、国土资源、森林资源调查等，满足任何需要位置信息的部门或者单位，提供准确可靠的位置数据资料。
目前应用较广的台站网技术有VRS,FKP和LEICA的MAC技术。与常规RTK不同，VRS网络中，各固定参考站不直接向移动用户发送任何改正信息，而是将所有的原始数据通过数据通讯线发给控制中心。同时，移动用户在工作前，先通过GSM的短信息功能向控制中心发送一个概略坐标，控制中心收到这个位置信息后，根据用户位置，由计算机自动选择最佳的一组固定基准站，根据这些站发来的信息，整体的改正 GPS的轨道误差，电离层，对流层和大气折射引起的误差，将高精度的差分信号发给移动站。这个差分信号的效果相当于在移动站旁边，生成一个虚拟的参考基站，从而解决了 RTK作业距离上的限制问题，并保证了用户的精度。
CORS主要由控制中心、连续运行基准站、数据通信和用户部分几个子系统构成。
控制中心是整个系统的核心，既是通信控制中心，也是数据处理中心。它通过通信连线与所有的固定参考站建立联系，通过无线网络与移动用户进行通信，由计算机实时系统控制整个系统的运行。所以控制中心的软件既是数据处理软件，也是系统管理软件。
连续运行基准站就是固定的GPS信号接收系统，分布在整个网络中，一个CORS网络可包括无数个站，但最少要3个站，站与站之间的距离可达70公里（高精度GPS网络的站间距离为10～20公里）。
CORS的数据通信包括固定参考站到控制中心及控制中心到用户的通信联系。参考站到控制中心的通信网络负责将参考站的数据实时地传输给控制中心，而后者是指如何将网络改正数据由控制中心传送给用户。
用户部分就是用户的接收机，加上无线通信的调制解调器及相关的设备。
3CORS系统的优势
CORS系统彻底改变了常规RTK测量作业方式，在测量领域里它所带来的影响是空前的，目前的城市CORS系统在为用户提供数据服务方面，一是为野外用户提供实时差分定位服务信息；二是为事后处理用户提供原始参考站观测数据。其主要优势体现在：1）改进了初始化时间、扩大了有效工作的范围；2）采用连续基站，用户随时可以观测，使用方便，提高了工作效率；3）拥有完善的数据监控系统，可以有效地消除系统误差和周跳，增强差分作业的可靠性；4）用户不需架设参考站，真正实现单机作业，减少了费用；5）使用固定可靠的数据链通讯方式，减少了噪声干扰；6）提供远程INTERNET服务，实现了数据的共享；7）扩大了GPS在动态领域的应用范围，更有利于车辆、飞机和船舶的精密导航；8）为建设数字化城市提供了新的契机。
4网络RTK入网使用流程
对于GNSS流动站，在利用连续运行参考站进行实时定位前，一般要通过以下几个步骤:
(1)必要的硬件设备配置。和常规RTK设备所不同的是，除了要拥有GNSS/GPS接收机外，还必须要有能够进行数据通信的GPRS/CDMA模块。目前情况下，一些新型的GNSS/GPS接收机本身内置了GPRS/CDMA模块，通过Ntrip协议可以直接接入CORS系统，或者虽没有内置的GPRS/CDMA模块，但可以通过在接收机采集首簿上插入无线上网卡来接入CORS系统。而一些早期的接收机首簿只支持外挂GPRS/CDMA模块方式接入。一般对老接收机的改造方案：使用支持Ntrip协议的GPRS/CDMA通信模块，通过串口连接到接收机，在电脑上课对模块进行GPRS/CDMA好Ntrip协议的参数设置。
（2）用户注册。GNSS流动站接收机在使用前，需要获得CORS中心授权给予的用户名和密码。
（3）购买SIM卡。GNSS流动站接收机与CORS中心的数据通信方式为无线通信网络。一般情况下，选择中国电信的CDMA或者中国移动的GPRS.
（4）相关参数设置。在以上条件都具备后，需要进行相关参数设置。例如，GPRS/CDMA无线上网参数设置，CORS中心服务器的IP地址和端口设置、CORS中心授权的用户名和密码设置、数据源列表好节点名称的设置等。不同品牌不同型号的接收机设置会略有不同。
（5）开始使用。以上步骤都完成后，就可以按照相应的步骤进行网络RTK作业。
5常见问题分析
以上准备过程完成后，就可以进行网络RTK作业。GNSS流动站在进行网络RTK作业时，要最终得到固定解，需要通过以下几个过程才能实现：
（1）必要的硬件设备配置和相关设置正确无误。
（2）GNSS流动站访问CORS中心的服务器。对流动站进行拨号无线上网，在网络联通后，流动站会根据设置的CORS中心服务器的IP地址和端口成功登陆服务器。
（3）随后流动站向服务器发送Ntrip请求，服务器验证流动站的用户名和密码。
（4）验证通过后，流动站锁住卫星，向服务器发送概略坐标的GGA信息，服务器收到流动站的请求后发送差分改正信息给流动站，流动站收到改正信息后很快得到浮动解。
（5）如卫星分布合理、点位环境良好、网络通讯稳定，流动站很快从浮动解变为固定解。
了解了GNSS流动站要得到固定解需要以上几个过程后，可以将流动站在作业过程中遇到的问题进行如下分类：
1、产品的软、硬件故障
处理方法：见客户支持部分的各厂家信息，具体问题和各厂家联系。
2、网络无法连接
处理方法：
a.检查所使用的GPRS/CDMA卡是否开通了网络服务。
b.检查所使用的GPRS/CDMA卡是否有足够的话费余额。
c. 检查所使用的GPRS/CDMA网络是否覆盖作业区域。
d.检查仪器中网络通讯参数的设置。
3、网络有连接但数据链不通
处理方法：
a.检查GNSS流动站接收机是否已锁定卫星并得到导航解。
b.检查CORS中心授权的用户名和密码输入是否正确。
c.如设备需要手工输入域（节点名称、源列表），则需要检查CORS中心授权域（节点名称、源列表）输入是否正确。
d.检查作业地区的GPRS/CDMA网络是否稳定，网络延迟是否严重。
4、数据链路通畅但是长时间无法得到固定解
处理方法：
a. 检查作业地区的GPRS/CDMA网络是否稳定，网络延迟是否严重。
b.检查可用卫星数是否满足要求。
c.检查作业地区周围是否有较大的电磁场干扰源。
d.如果没有上述问题则重新启动接受终端进行初始化。
5、测量得到的数据质量较差
处理方法：
a.重新初始化。
b. 检查作业地区周围是否有较大的电磁场干扰源。
c.检查观测时段的卫星分布及卫星状态。
d.检查数据通讯延迟是否严重。
6 静态测量
静态方法主要是利用系统基准站的原始观测数据和用户所观测的数据联合处理完成的，具体内容如下：
观测时间：1-2时段，1-3小时（根据控制点等级而定）
采 样 率：15秒
使用仪器：双频GPS接收机
处理软件：接收机厂商提供的商业软件，广播星历
测量精度：平面点位精度一般在 3cm。
应用领域：城市控制测量，工程控制测量
使用方法：1、静态仪器直接观测。2、通过网络下载CORS基准站数据。3、利用商业软件进行基线处理。4、利用商业软件进行平差计算，得到控制点坐标。
7 结 语
由于城市CORS系统建设和应用的时间还比较短，在实际应用领域中还不是很完善，在利用连续运行参考站进行网络RTK作业时，使用过程中不可避免地会遇到一些问题，这就要求我们必须深入学习CORS的基本理论，在工作中要详细了解CNSS流动站从拨号上网开始到最后得到固定解的整个作业流程，然后针对在不同阶段的问题，予以不同的方法进行分析处理。
参考文献：
[1] 李症航黄劲松.GPS测量与数据处理[M]．武昌：武汉大学出版社.2005.
[2]徐绍全，张华海.杨志强等.GPS测量原理及应用[M].武汉，武汉大学出版社，2003.
[3]侯至群.丁仁军 KMCORS系统一些应用问题的探讨[J].城市勘测.2007（6）
篇5
电力线通信技术简称PLC（power line communication），是利用配电网低压线路传输高速数据、语音信号、图像等多媒体业务的一种通信方式。互联网通过光缆连接到用户小区大楼的总配电室后，只需通过调制解调器连接到用户的室内电源插座上，再通过电力线连接楼宇配电变压器端的PLC主控设备，即可完成网线的接入，不用拨号便能在线接收和发送信息，而且传递信息的速度比ISDN快30多倍。随着科技的快速发展，电力线已经成为一种新型的宽带接入技术，并且有着良好的发展前景。
随着社会的进步和技术的发展，多媒体业务不断增长，人们对网络带宽的要求也随之增长。 通信网正向着IP化、宽带化方向发展。通信网由传输网、交换网和接入网三部分组成。目前，我国传输网已经基本实现数字化和光纤化；交换网也实现了程控化和数字化；而接入网仍然是通过双绞线与局端相连，只能达到56kb／s的传输速率，不能满足人们对多媒体信息的迫切需求。对接入网进行大规模改造，以升级到FTTC(光纤到路边)甚至FTTH(光纤到户)，需要高昂的成本，短期内难以实现。XDSL技术实现了电话线上数据的高速传输，但是大多数家庭电话线路不多，限制了可连接上网的电脑数，而且在各房间铺设传输电缆极为不便。最为经济有效而且方便的基础设备就是电源线，把电源线作为传输介质，在家庭内部不必进行新的线路施工，成本低。电力线作为通信信道，几乎不需要维护或维护量极小，而且可以灵活地实现即插即用。此外，由于不必交电话费，月租费便宜。电力线高速数据传输使电力线做为通信媒介已成为可能。铺设有电力线的地方，通过电力线路传输各种互联网的数据，就可以实现数据通信，连成局域网或接入互联网。通过电源线路传输各种互联网数据，可以大大推进互联网的普及。此项技术还可以使家用电脑及电器结合为可以互相沟通的网络，形成新型的智能化家电网，用户在任何地方通过Internet实现家用电器的监控和管理；可以直接实现电力抄表及电网自动化中遥信、遥测、遥控、遥调的各项功能，而不必另外铺设通信信道。因此，研究电力 线通信是十分必要的。
1 OFDM基本原理 正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种正交多载波调制MCM方式。在传统的数字通信系统中，符号序列调制在一个载波上进行串行传输，每个符号的频率可以占有信道的全部可用带宽。OFDM是一种并行数据传输系统，采用频率上等间隔的N个子载波构成。它们分别调制一路独立的数据信息，调制之后N个子载波的信号相加同时发送。因此，每个符号的频谱只占用信道全部带宽的一部分。在OFDM系统中，通过选择载波间隔，使这些子载波在整个符号周期上保持频谱的正交特性，各子载波上的信号在频谱上互相重叠，而接收端利用载波之间的正交特性，可以无失真地恢复发送信息，从而提高系统的频谱利用率。图1给出了正交频分复用OFDM的基本原理。考虑一个周期内传送的符号序列(do，d1，…，dn-1)每个符号di是经过基带调制后复信号di=ai+jbi，串行符号序列的间隔为t=l／fs，其中fs是系统的符号传输速率。串并转换之后，它们分别调制N个子载波(fo，f1，…，fn-1)，这N个子载波频分复用整个信道带宽，相邻子载波之间的频率间隔为1／T，符号周期T从t增加到Nt。合成的传输信号D(t)可以用其低通复包络D(t)表示。
若以符号传输速率fs为采样速率对D(t)进行采样，在一个周期之内，共有N个采样值。令t=mt，采样序列D(m)可以用符号序列(do，d1，…，dn-1)的离散付氏逆变换表示。即 因此，OFDM系统的调制和解调过程等效于离散付氏逆变换和离散付氏变换处理。其核心技术是离散付氏变换，若采用数字信号处理(DSP)技术和FFT快速算法，无需束状滤波器组，实现比较简单。
2 电力线数传设备硬件构成 电力线数据传输设备的硬件框图如图2所示。
篇6
【论文摘要】：在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外通信则是被采用较多的一种方法。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。
在许多基于单片机的应用系统中，系统需要实现遥控功能，而红外通信则是被采用较多的一种方法。红外通信具有控制简单、实施方便、传输可靠性高的特点，是一种较为常用的通信方式。红外线通信是一种廉价、近距离、无线、低功耗、保密性强的通讯方案，主要应用于近距离的无线数据传输，也有用于近距离无线网络接入。从早期的IRDA规范（115200bps）到ASKIR（1.152Mbps)，再到最新的FASTIR（4Mbps），红外线接口的速度不断提高，使用红外线接口和电脑通信的信息设备也越来越多。红外线接口是使用有方向性的红外线进行通讯，由于它的波长较短，对障碍物的衍射能力差，所以只适合于短距离无线通讯的场合，进行"点对点"的直线数据传输，因此在小型的移动设备中获得了广泛的应用。
1. 红外通信的基本原理
红外通信是利用950nm近红外波段的红外线作为传递信息的媒体，即通信信道。发送端将基带二进制信号调制为一系列的脉冲串信号，通过红外发射管发射红外信号。接收端将接收到的光脉转换成电信号，再经过放大、滤波等处理后送给解调电路进行解调，还原为二进制数字信号后输出。常用的有通过脉冲宽度来实现信号调制的脉宽调制（PWM）和通过脉冲串之间的时间间隔来实现信号调制的脉时调制（PPM）两种方法。
简而言之，红外通信的实质就是对二进制数字信号进行调制与解调，以便利用红外信道进行传输；红外通信接口就是针对红外信道的调制解调器。
2. 红外通讯技术的特点
红外通讯技术是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持：
⑴ 通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发;
⑵ 主要是用来取代点对点的线缆连接；
⑶ 新的通讯标准兼容早期的通讯标准；
⑷ 小角度（30度锥角以内），短距离，点对点直线数据传输，保密性强；
⑸ 传输速率较高，目前4M速率的FIR技术已被广泛使用，16M速率的VFIR技术已经。
3. 红外数据通讯技术的用途
红外通讯技术常被应用在下列设备中：
⑴ 笔记本电脑、台式电脑和手持电脑；
⑵ 打印机、键盘鼠标等计算机外围设备；
⑶ 电话机、移动电话、寻呼机；
⑷ 数码相机、计算器、游戏机、机顶盒、手表；
⑸ 工业设备和医疗设备；
⑹ 网络接入设备，如调制解调器。
4. 红外数据通讯技术的缺点
⑴ 通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断;
⑵ 目前广泛使用的SIR标准通讯速率较低（115.2kbit/s）;
⑶ 红外通讯技术的主要目的是取代线缆连接进行无线数据传输，功能单一，扩展性差。
5. 红外通信技术对计算机技术的冲击
红外通信标准有可能使大量的主流计算机技术和产品遭淘汰，包括历史悠久的调制解调器。预计，执行红外通信标准即可将所有的局域网(LAN)的数据率提高到10Mb/s。
红外通信标准规定的发射功率很低，因此它自然是以电池为工作电源的标准。目前，惠普移动计算分公司正在开发内置式端口，所有拥有支持红外通信标准的笔记本计算机和手持式计算机的用户，可以把计算机放在电话机的旁边，遂行高速呼叫，可连通本地的因特网。由于电话机、手持式计算机和红外通信连接全都是数字式的，故不需要调制解调器。
红外通信标准的广泛兼容性可为PC设计师和终端用户提供多种供选择的无电缆连接方式，如掌上计算机、笔记本计算机、个人数字助理设备和桌面计算机之间的文件交换；在计算机装置之间传送数据以及控制电视、盒式录像机和其它设备。
6. 红外通信技术开辟数据通信的未来
目前，符合红外通信标准要求的个人数字数据助理设备、笔记本计算机和打印机已推向市场，然而红外通信技术的潜力将通过个人通信系统(PCS)和全球移动通信系统(GSM)网络的建立而充分显示出来。由于红外连接本身是数字式的，所以在笔记本计算机中不需要调制解调器。便携式PC机有一个任选的扩展插槽，可插入新式PCS数据卡。PCS数据卡配电话使用，建立和保持对无线PCS系统的连接；扩展电缆的红外端口使得在PCS电话系统和笔记本计算机之间容易实现无线通信。由于PCS、数字电话系统和笔记本计算机之间的连接是通过标准的红外端口实现的， 所以PCS数字电话系统可在任何一种PC机上使用， 包括各种新潮笔记本计算机以及手持式计算机，以提供红外数据通信。而且，由于该系统不要求在计算机中使用调制解调器，所以过去不可能维持高性能PC卡调制解调器运行所需电压的手持式计算机，现在也能以无线方式进行通信。红外通信标准的开发者还在设想在机场和饭店等地点使用步行传真机和打印机，在这些地方，掌上计算机用户可以利用这些外设而勿需电缆。银行的ATM(柜员机) 也可以采用红外接口装置。
预计在不久的将来，红外技术将在通信领域得到普遍应用，数字蜂窝电话、寻呼机、付费电话等都将采用红外技术。红外技术的推广意味着膝上计算机用户不用电缆连接的新潮即将到来。由于红外通信具有隐蔽性，保密性强，故国外军事通信机构历来重视这一技术的开发和应用。这一技术在军事隐蔽通信，特别是军事机密机构、边海防的端对端通信中将发挥出重要的作用。正如前面所述，它还将对计算机技术产生冲击，对未来数据通信产生重大影响。
参考文献
[1] 蒋俊峰. 基于单片机的红外通讯设计[J]. 电子设计应用， 2003， 11.
[2] 曾庆立. 远距离红外通讯接口的硬件设计与使用[J]. 吉首大学学报(自然科学版)， 2001， 4.
[3] 邓泽平. 一种多用途电度表的红外通讯问题[J]. 湖南电力， 2003， 4.
[4] 朱磊， 郭华北， 朱建. 单片机89C52在多功能电度表中的应用研究[J]. 山东科技大学学报(自然科学版)， 2003， 2.
篇7
关键词：VxWorks；实时操作系统；嵌入式操作系统；串行通信
[Abstract]Combiningwiththeapplicationofwindtunnelmeasureandcontrolsystemwithembeddedreal-timeoperatingsystemVxWorks,withtheserialcommunicationinitasanexample,municationmechanism，environmentconfigureandcorrespondingprogramexamplesareprovided.
[Keywords]VxWorks；RTOS；embeddedoperatingsystem；SerialCommunication
1前言
目前市场上比较著名的实时操作系统有：VxWorks、PSOS、Nucleus、QNX、VRTX、WindowsCE、Palm0S、Lynx0S等。其中，VxWorks是一个具有微内核、可裁剪的高性能强实时操作系统，在实时操作系统市场上处于领先地位。它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，如卫星通讯、弹道制导、飞机导航等。在美国的F-16战斗机、B-2隐形轰炸机和爱国者导弹上，甚至火星探测器上都使用了VxWorks实时操作系统。在嵌入式实时操作系统中使用串口通信，不仅可扩展嵌入式设备通信能力，而且可扩大其应用范围。
2VxWorks简介
VxWorks是由wRS(windRiverSystems，Inc．)公司开发的一套具有微内核、高性能、可伸缩的实时操作系统，支持广泛的网络通信协议，并能够根据用户的需求进行组合，其开放式的结构和对工业标准的支持使开发者只需做最少的工作即可设计出有效的适合于不同用户要求的系统。除了性能出众的操作系统之外，wRS公司还提供了优秀的实时操作系统开发工具Tornado。Tornado由三个高度集成的部分组成：Tornado工具，一整套强有力的交叉开发工具；VxWorks运行系统，是运行在目标机上的高性能、可裁剪的实时操作系统；连接目标机和宿主机的通信选项，加以太网、串行线路、在线仿真等。Tornado能够支持Windows、Unix等流行的工作平台和PowerPC、X86、ARM等几乎所有的目标处理器，所提供的工具可用于所有目标机，并具有两种调试模式(系统模式和任务模式)。除了基本的功能和开发工具外，Tornado还具有先进的系列网络产品，极大地扩展了Tornado的网络特性，并增强了嵌人式微处理器的网络特性。[1]
3串口通信基本原理
串口在嵌入式系统当中是一类重要的数据通信接口，其本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。当数据从CPU经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位；在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。应用程序要使用串口进行通信，必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求(打开串口)，通信完成后必须释放资源(关闭串口)。
串口通信的优点是开发简单，在传输数据量不大、要求速度不高而传输距离较大的通信场合得到广泛应用。
在VxWorks中，将I/O系统设计成为任何类型的设备提供一个简单、统一、独立于设备的接口，任何对于串口的操作都可以视为对一个文件的操作，而不必了解串口设备或程序驱动实现的细节。在串口通信软件的设计中，当串口初始化完成后，在使用之前利用open()打开相应串口，然后进行配置。
VxWorks提供终端和伪终端设备驱动。Tty驱动针对实终端；pty针对仿真终端的程序。Tty设备有两种操作模式：raw模式和line模式。在raw模式下，每个刚从设备输入的字符对读者都是有效的；在line模式下所有输入字符被存储，直到NEWLINE字符输入。设备选项字使用带FIOSETOPTIONS功能的ioctl()程序来设置。[2]
配置完成后，依据串口打开时的读写标志，调用函数write()、read()对串口进行只读操作、只写操作或同时进行读写操作。
为提高数据接收的实时性，可采用中断方式，利用VxWorks提供的select函数的事件触发机制，将读串口的任务阻塞使其一直等待数据，当有数据来到的时候该任务会立刻自动响应，提高系统的实时性。
4环境配置
在本实时应用系统中采用486机作为目标机，串口通信时目标机VxWorks系统启动盘的制作步骤：
(1)修改通用配置文件\\Tornado\target\config\pc486\config.h。在config.h文件中加入以下宏定义：
#defineINCLUDE_WDB
#defineINCLUDE_WDB_TTY_TEST
#undefWDB_COMM_TYPE
#defineWDB_COMM_TYPEWDB_COMM_SERIAL/*定义通信方式为串口联结*/
#defineWDB_TTY_CHANNEL1/*通道号*/
#defineWDB_TTY_BAUD9600/*串口速率，可设置至38400*/
#defineWDB_TTY_DEV_NAME"tyCo/1"
#defineCONSOLE_TTY0
#defineDEFAULT_BOOT_LINE"fd=0，0（0，0）hostname：/fd0/vxWorks\h=主机
ipe=目标机ipu=主机上的登录用户名"
(2)在Tornado集成环境中执行菜单命令Project>MakePC486>CommonTargets>clean删除以前生成的文件，执行菜单命令Project>MakePC486>BootRomTargets>bootrom_uncmp编译链接生成bootrom_uncmp；再选择VxWorksTarget,编译生成vxworks；
(3)拷贝\\Tornado\target\config\pc486\bootrom_uncmp至\\Tornado\host\bin下
(4)重命名文件bootrom_uncmp为bootrom；
(5)准备一张已格式化的空盘插入软驱；
(6)在目录\\Tornado\host\bin下执行命令mkboota:bootrom；
(7)拷贝\\Tornado\target\config\pc486\VxWorks至软盘；
(8)将系统制作盘插入目标机软驱，加电启动目标机即载入VxWorkst系统。[3]
5程序示例
5.1在程序中加入下列头文件
#include<vxWorks.h>
#include"strLib.h"
#include<string.h>
#include<sioLib.h>
#include<ioLib.h>
#include<stdio.h>
#include<ioctl.h>
#include<selectLib.h>
#include"types/vxTypesOld.h"
5.2打开串口
intopen_com1(void)//打开串口1函数
{intsfd；//串口设备文件描述符
sfd=open(”／tyCo／0”，0_RDWR，0)；//打开串口并返回串口设备文件描述符
if(sfd==ERROR)//如果不能打开串口1则打印出错信息
printf("Youcan’topenportcom1!");
}
5.3配置串口
intconfig_com1(void)//串口1配置函数
{ioctl(sfd,FIOSETOPTIONS,OPT_LINE);//设置串口工作模式为行模式：LINE_MODE
ioctl(sfd,FIOBAUDRATE,9600);//设置串口波特率为9600bps
ioctl(sfd,FIOFLUSH,0);//清空输入输出缓冲
ioctl(sfd,SIO_HW_OPTS_SET,CS8|STOPB|PARENB|PARODD);
//设置8位数据位，2位停止位，带校验位，奇校验
}
5.4串口接收数据
intaccept_com1(void)//从串口1接收数据函数
{while(1)
{char*accept_buf;
FD_ZERO(&fds_data);//位码置零
FD_SET(sfd,&fds_data);//初始化位码
width＝sfd+1;
//任务阻塞等待读串口准备完毕；
if(select(width，&fds_data，NULL，NULL，NULL)==ERROR)
return(ERROR);
read(sfd,accept_buf,sizeof(accept_buf));//从串口读字符
printf("acceptmessageis:%s\n\n",accept_buf);//输出接收到的信息
}
}
5.5串口发送数据
intsend_com1(void)//向串口1发送数据函数
{char*send_buf="Datahadaccept!";//待发送数据
//任务阻塞等待写串口准备完毕
if(select(width，NULL，＆data_fds，NULL,NULL==ERROR)
return(ERROR);
if(FD_ISSET(sfd，&fds_data))//检查串口准备好就向串口写数据
write(sfd，send_buf，sizeof(send_buf));
}
5.6关闭串口
close(sfd)；
6结束语
RS-232串口通信虽速率不高，但RS-422标准串行口通信则采用了双线传输，大大增加了抗共模干扰的能力，最大数据传输速度可以达到10Mb/s，这对于远程数据交换具有极大的优势。
本文描述了在实时操作系统VxWorks中利用串口实现数据通信的方法，并给出了示例程序，目前已经在我们开发的风洞测控系统中获得了应用。该方法可将其串口通信可适用于工业控制等多方面，具有广泛的适应性。在嵌入式实时操作系统中使用串口通信，不仅可扩展嵌入式设备通信能力，而且可扩大其的应用范围。
参考文献：
1孔祥营，柏桂枝．嵌入式实时操作系统vxworks及其开发环境Tornodo[M]．北京:中国电力出版社，2002.01
篇8
【关键词】生产管理与监测；RS485；纺织车间
随着我国纺织业的发展，许多国内很多纺织企业尽管实现了生产自动化，但也出现了企业管理和生产操作脱节的问题。目前，国内少数纺织企业通过生产管理信息管理自动化改造或实施ERP(企业资源计划)系统等方法，较好的解决了企业管理和生产操作脱节的问题，取得了显著的经济效益。这类解决方案成本普遍较高，市场上实施成本在10万元以下的生产管理自动化改造解决方案极少。本文研制的纺织车间集散型生产管理与监测系统定位于企业上层ERP与底层设备自动控制系统之间，协助企业建立快速反应的、有弹性、精细化的生产管理环境，提高劳动生产率。
1.纺织车间生产管理与监测系统总体方案设计
纺织车间生产管理与监测系统主要由安装于纺织机的纺机生产监控仪与纺织车间管理软件两大部分组成，通过RS-485总线使织布车间的所有织机形成计算机控制与管理网络，并建立相应的生产管理数据库，实现了从制定计划到生产过程监控，再到生产状况的各种统计。
1.1 纺织车间生产管理软件总体设计方案
纺织车间生产管理软件将在Visual Studio 2005平台开发完成，数据库部分采SQL Sever 2005，管理软件通过对数据库进行访问。管理软件包括各类界面操作模块、数据库操作模块、数据通信模块，以及数据统计与分析模块。需要实现纺织车间实时生产数据采集与统计、单台纺织机参数设置、纺织车间员工考勤管理与工作量统计分析以及工资计算、纺织车间员工排班管理、单台纺织机产品与产品统计分析、纺织机维修信息管理与故障率分析、纺织机异常分析等功能。
1.2 纺织车间生产监测仪总体设计方案
纺织车间生产监测仪一方面执行系统管理软件的命令进行相应的控制操作，另一方面，把取得监测数据通过数据通道传送给管理软件，以便工作人员做出相应的操作。监测仪主要用于记录员工在操作纺织机的生产过程产生的数据、产品型号，并根据上位机的要求，将一些重要信息发送到管理软件的数据库中。纺织机生产监控仪在以PIC16F946单片机为核心的硬件平台上开发完成，其硬件电路由数据存储模块、产量检测电路模块、开关机执行电路模块、人机对话电路模块、RS485通信电路模块、产量计算模块组成。
2.纺织机生产监控仪设计
纺织生产监测仪的功能设计：
纺织生产监测仪主要用于记录员工在操作纺织机的生产过程产生的数据、产品型号，并根据管理软件的要求，将一些重要信息发送到管理数据库中。该监测仪的功能可以分为布匹的生产产量计算模块、员工信息和生产数据的设置模块、RS-485数据通信模块和信息存储模块与信息显示，具体功能模块如下：
(1)布匹的生产产量计算模块
布匹的生产产量计算模块由从传感器取到的转轴脉冲数和定时器的定时时间两部分组成。其计数的基本原理是，当转轴的转速一定时，一秒钟脉冲数为定值，一秒钟生产的布匹长度为定值，所以员工生产的产量为每秒钟的产量累加值。
(2)员工信息和生产数据的设置模块
该模块主要完成企业员工在生产时的信息录入并保存，包含以下几个子模块。1)员工号设置：用于设置该机器的使用者，一个员工可以在多台机器上工作，因此一个员工可以在多台机器上设置自己的员工号。2)产品号设置：用于设置工作时的产品型号。3)机台号设置：用于设置机器的工作台号，该号码不可以随便改变，因此在设置机台号时需要同时按下多个按键才能实现。4)机器检修标志设置：设置该机器的检修员工号，并向上位机的管理系统告知该机器正在检修。5)定长设置：用于设置员工必须完成的最低生产产量。
(3)信息存储
该模块主要用于存储设置数据、生产产量和掉电时重要的数据。
(4)RS-485数据通信模块
该数据通信模块的作用是接收上位机数据管理系统发出的命令，并执行相应的操作。该模块应包括以下功能：1)485通信协议编制。2)管理软件命令分析。3)命令执行与发送数据。
(5)人机界面模块
该模块主要由按键和LCD显示组成，该模块应包括以下功能：1)按键识别与处理。2)LCD显示。
3.纺织车间生产管理软件设计
篇9
关键词：RS-485；75176芯片
中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 07-0000-01
MCU-based RS-485 Communication Design
Chen Yong1,Guo Aiping2,Qin Yue1
(1.Artillery Command College,Information Department,Xuanhua075100,China;2.Staff Communication Training Base,Xuanhua075100,China)
Abstract:This paper discusses the rs-five 485 hardware circuit basic structure.Introduces the use of 75176 chip,analyzes the basic principle,
the circuit for the rs-five 485 control side DE described the design.This paper introduced the selection and use of serial card,and finally presents the basic method of RS485 software design flow general.
Keywords:RS-485;75176 chips
一、功能介绍
在许多工业过程控制中，需要用最少的信号线来完成通讯任务。目前广泛应用的RS-485串行接口总线就是为了适应这种需要而产生的。它实际上就是RS-422总线的变形。两者不同之处在于：RS-422为全双工，而RS-485为半双工；RS-422采用两对平衡差分信号线，RS-485只需其中的一对。RS-485更适合多站互连。在MCU之间中长距离通信的诸多方案中，RS-485因硬件设计简单、控制方便、成本低廉等优点广泛应用于工厂自动化、工业控制、小区监控、水利自动报测等领域。但RS-485总线在抗干扰、自适应、通信效率等方面仍存在缺陷，一些细节的处理不当常会导致通信失败甚至系统瘫痪等故障，因此提高RS-485总线的运行可靠性至关重要。
RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS-232-C接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。因RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等。这些优点使其成为首选的串行接口。因为RS485接口组成的半双工网络一般只需二根连线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS485接口采用DB-9（孔），与键盘连接的键盘接口RS485采用DB-9（针）。
在工业控制及测量领域较为常用的网络之一就是物理层采用RS-485通信接口所组成的工控设备网络。这种通信接口可以十分方便地将许多设备组成一个控制网络。本文讨论了基于单片机RS-485通讯的相关技术细节。
二、基于单片机RS-485通讯的设计
（一）支持RS485通讯的核心芯片75176简要介绍
75176差分总线收发器是用于多点总线传输的双向数据通信的单片集成电路。它是为平衡传输线而设计的，符合EIA RS-422/RS-485规范，将三态输出的差分线驱动器和差分输入线接收器合为一体，其差分输出和差分输入内连成差分输入、输出总线I/O口，而且驱动器和接收器均具备有源的外接控制端，以适应其分时享用公共总线和双向传输信息之用。其总线口具有很宽的正、负共模电压范围。
驱动器吸收或供给电流可达60mA，具有很强的负载能力，而且具有正负电流限制和热断路保护，以防止线路故障，热断路在结温150摄氏度时发生。
（二）电路基本原理
光电耦合器TLP521让单片机与75176之间完全无电连接，提高了工作可靠性。当单片机P1.3=0时，光电耦合器的发光二极管发光，光敏三极管导通，输出高电平（＋5V），选中RS485接口芯片的DE端，允许发送。当单片机P1.3=1时，光电耦合器的发光二极管不发光，光敏三极管不导通，输出低电压（0V），选中RS485接口芯片的RE端，允许接收。75176的R端（接收端）和D端（发送端）的原理与上述类似。
为了进一步提高系统的抗干扰性，还在发射端配置了匹配电阻和稳压管。其中，匹配电阻可以防止远距离通讯时阻抗不匹配时发生的反射现象。稳压管则可以去掉信号的高频干扰，对器件有保护作用。
（三）RS485串口的扩展
一般一台计算机有两个或者一个串口，而对于一台播控计算机需要控制的设备远远不止两台设备，我们需要同时控制视频服务器，录像机、切换台、字幕机等各种设备。所以就需要对串口进行扩展，我们可以使用串口扩展卡对串口进行扩展，比如我们在播控系统中使用的串口扩展卡MOXA CI-134。
MOXA CI-134是专为工业环境通信应用设计的RS-422/485四串口卡。它支持4个独立的RS-422/485串口，在一对多点的通信应用下，最多可控制128个设备。为使RS-485 2线半双工操作变得更加简单，每片CI-134卡都具有数据流向自动控制（ADDC），不需软件操作。因此，在Windows应用下不需额外的编码就能控制RS-485半双工协议。为达到工业环境对高可靠性产品的要求，本系列产品提供可选择的光电隔离（2KV）和浪涌保护（25KV ESD）功能。
篇10
关键词：计算机网络；教学改革；应用型人才
中图分类号：G642 文献标识码：B
1“计算机网络”课程的主要特点
(1) 内容广泛，教与学难度大
“计算机网络”课程是计算机类专业的一门专业课程，更是计算机网络专业的核心课程，包括数据通信技术基础知识、网络体系结构、局域网、广域网、网络设备、网络安全等。其内容广泛且大部分非常抽象，学生学起来较枯燥、难以理解。
(2) 实践、应用性强
“计算机网络”课程包含许多实践性的内容，如路由器、交换机等网络设备的配置、局域网络的组建、应用服务器的搭建等，光靠课堂上讲是不可能使学生理解和掌握的，必须进行实践训练。
(3) 时效性强，更新快
通信技术以及计算机技术的迅猛发展使得计算机网络技术也不断推陈出新，这就要求我们必须及时更新教学内容才能跟上时代的步伐。
而在“计算机网络”课程的教学中存在着教学内容与现实脱离、教学模式不适应课程特点、实验教学环节薄弱等方面的问题，不能满足社会对学生所学知识的要求。因此，对“计算机网络”课程教学的改革势在必行。
2教学改革
(1) 教学内容的改革
“计算机网络”是一门公认的较难教授的课程，全国大多数院校本科计算机网络课程教学大纲要求学生掌握网络通信基本原理，主要讨论计算机网络OSI/RM七层体系结构和TCP/IP体系结构。课程内容主要包括计算机网络基本概念、网络体系结构，然后按照网络体系结构分别阐述物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层的基本原理和协议。学生学后难以理解，不少学生可能感觉到学过与没学一个样，并无实际作用。
为了培养高级工程应用型人才，计算机网络的教学应紧紧围绕着网络建设、应用和管理这一主线进行，突出实用性、先进性，可将教学内容分为计算机网络基础知识、局域网技术、网络设备与互联、网络安全、网络应用与管理等五部分内容。
在计算机网络基础知识中，主要介绍网络的概念、分类、数据通信技术和网络体系结构。在介绍体系结构时，简化OSI参考模型的内容，扩充事实标准TCP/IP的内容，将OSI参考模型与TCP/IP参考模型二者相结合；在介绍网络协议的原理与作用时，注重几个常用协议，不用的完全可以不讲或少讲；但象IP地址规划、配置，则应作为一个重点。也就是说，内容应新，要减少那些淘汰了的内容。
在局域网技术中，应重点介绍局域网的组成和常用的局域网，如交换式以太网技术和虚拟局域网技术，而令牌网、10BASE2、10BASE5以太网等，则可以简化其内容。
在网络设备与互联中，则应以交换机、路由器设备为主，介绍广域网接入技术。象网桥、集线器等网络设备，仅介绍其基本概念即可；而交换机、路由器，除掌握其概念、原理，还应要求学生学会其基本配置；广域网接入技术中，应简化目前已经基本淘汰的如X.25、帧中继技术等部分内容，增加了已经走向人们身边的接入技术，如作为TCP/IP网络骨架的路由器技术。
在网络安全中，应重点介绍常见的网络安全技术，引进新的技术充实教学内容。除Windows安全中心(包括注册表的入侵与防范、Windows防火墙技术等)外，还可增加NAT、ACL、防火墙等内容。
网络应用与管理中，需重点介绍网络系统与服务等，应演示常用的网络命令、建立常用的服务器、配置服务器等。
(2) 教学方法和手段的改革
在教学过程中，应充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，激发学生的兴趣，推行“互动式”、“启发式”、“案例教学”等各种有利于学生创新能力培养的教学方法。
① 激发学习兴趣
学生在学习活动中，兴趣是最好的老师，在教学中应设法激发学生的学习兴趣，把“教师要求学生学”改变为“学生主动要求学”。比如学生普遍有一定的计算机操作能力，能熟练地上网，对网络有兴趣，则第一次上课就可以首先介绍计算机网络的重要性和在现实生活中的具体应用，还可以让学生发言，谈谈自己使用网络的情况，并互相交流。这样，学生对网络的宏观有个轮廓印象，明白了网络的实用性，增加了学习的兴趣和动力。
② 互动式、启发式教学
采用互动式、启发式教学，引导学生进行思考。在每一章的开始，可以先提出通信过程中的问题，然后启发学生“如何解决这些问题？”如，在讲分层体系结构时，先提出问题“如何实现两台主机之间点对点的通信？”。为实现这一目的，需要通信双方在物理传输媒体、接口、信号编码、调制方式、通信速率等物理指标上遵循统一约定，这就是物理层标准的目的；而物理层不能保证可靠传输，可能出现误码而且无法实现流量控制、连接控制等功能，所以要在点对点线路上实现可靠通信，还需要借助于数据链路层协议；在数据链路层和物理层协议的控制下虽可实现点对点可靠通信，但实际网络不可能在任何两台主机之间存在点对点线路，所以采用了以路由器为核心的网状结构，由路由器对数据报进行逐级转发，这就是网络层协议，……。由此逐步启发学生掌握分层的体系结构思想。
③ 案例教学
采用案例教学，鼓励有实际经验的教师将网络工程案例引入课堂教学。工科院校的学生应该重在能力的培养，注重的是理论联系实际。通过案例教学，学生可以学习到设备选型、组网规划、网络技术应用等网络方案设计的方法和策略，学习如何使用最合理可行的解决方案实现客户需求。另外，组网案例具有可复制性，比如中小型企业网络组建和规划案例在大部分企业中都是适用的。
④ 教学手段的多样化
在教学方法改革的同时还应充分利用多媒体教学、网络课堂等现代化教学手段。由于计算机网络课程中专业术语抽象，概念多，不易理解，静态的文字课件往往很难描述清楚，因此采用多媒体教学的手段在课件中大量引入动画、动态视频、声音等多种形式，使抽象的信息形象化，可帮助学生理解、加深印象、引起兴趣。如网络体系结构中每一层协议数据单元及其封装过程都是十分抽象的，可以采用图形与动画方式，把每一层封装的过程演示出来，既生动形象又易于理解和掌握。此外，还可以充分利用校园网络资源，建立网络课堂，提供课件、授课录像以及试题库，使课堂教学得以延伸，方便学生课外学习。
(3) 实验教学的改革
“计算机网络”是一门工程应用特征非常明显的课程。工科院校在进行课程改革时，应该以提高学生工程应用能力为目的，以市场为导向，形成一个较为完整、系统的实验教学体系。
① 规范实验室建设
为了保障计算机网络课程实验教学的正常进行，组建一个计算机网络的专业实验室是必要的。这个实验室应包含多种设备：二层交换机、三层交换机、路由器、防火墙
等，其网络拓扑结构应该能够灵活组合，并且可以进行多区域分布实验。实验室的建立，可以是对现有实验室进行改造，添加一些专业的网络设备，也可以聘请专业的公司建立如Cisco网络实验室、锐捷网络实验室等等。
② 改革实验内容
计算机网络实验内容的选择是整个实验教学设计最重要的一环，也是当前实验教学改革的重点和突破口。因此在设计实验内容的时候，既要涵盖教材中主要的知识点，又要兼顾对学生动手能力和创新意识的培养，而且所设计的实验内容还应该具备实用性和可操作性。因此，计算机网络课程实验可以分以下几个层次进行：验证性实验、综合性实验和设计性实验。
验证性实验，主要用于验证网络的各种协议，让学生更形象地理解理论知识。主要实验包括以太网帧的构成、IP地址分类与数据包组成、IP地址转换协议、ICMP和UDP数据报的传送、TCP数据通信、HTTP协议、TELNET、SNMP及其他。
综合性实验，目的是为了让学生更好地应用网络知识，提高实践能力。主要实验包括熟悉网卡、网线、集线器、交换机、路由器等硬件设备，以及网络工具、并制作双绞线；学会交换机、路由器的安装、配置，组建局域网，配置虚拟局域网，进行安全性设置；学习Internet的接入和使用，配置WEB、FTP、DNS、DHCP等服务器。
设计性实验，目的是让学生进一步掌握UDP及TCP协议的工作原理，掌握SOCKET编程的基本方法，实现网络数据传输。主要实验是用SOCKET套接字进行网络程序设计。
③ 工程化训练以及专业资格认证
建立实训基地，加强企业合作，组织成绩优良的学生到合作企业中参加网络工程实施工作，以工程的方式锻炼学生应用能力；此外还可以组织学生参加实验室、办公室网络、宿舍局域网等基础网络组建，通过工程化训练培养学生从事网络工程实施的能力。
同时，鼓励学生参加专业资格认证考试，如Cisco公司的CCNA、CCNP，华为3com公司的HCNE、HCSE，锐捷的RCNA、RCNP等。通过取得专业资格认证来提高学生就业竞争力。
3教学效果与总结
几年的教学实践证明，新的教学方案端正了学生的学习态度、提高了他们的学习积极性和主动性，也充分训练了他们解决实际问题的能力。随着计算机网络技术的飞速发展，社会对学生能力的要求在不断的变化，我们还需进一步努力探索，以使计算机网络的教学水平不断进步、提高。
参考文献
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[2] 陈爱国,冯斌. 网络实验室建设与实验教学改革[J]. 中国现代教育装备,2007,(5):38-40.
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Teaching Reform Based on The Training of Engineering Talent in Computer Network Curriculum
WEN Zhi-ping
(Nanjing Institute of Technology, Nanjing, Jiangsu 211167)
