物联网通信技术期末复习7：第七章-典型物联网通信系统

浅浅的花香味﹌ 2023-10-01 12:21 48阅读 0赞

## 有线传输系统 ##

分为串行接口通信、USB总线、CAN总线。

### 串行通信 ###

串行通信是指使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。接收方需要一位一位地从单条数据线上接收数据，并且将它们重新组装成一个数据。串行通信只需少数几条线就可以在结点间交换信息，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。

优点：所需数据线少，通信成本低，传输距离可以从几米到几千米  
缺点：传输速率慢，效率不高

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### RS232 ###

RS232采取不平衡传输方式，即单端通信。

传输过程默认是发送端按小端优先序逐字节、逐位传输。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
采用25脚的DB25连接器，一种最为简单，且常用的连接方法是三线制接法。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

### RS422 ###

是为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点而设计的。

定义了一种平衡通信接口：  
利用导线之间的信号电压差来传输信号  
差分传输方式与单端传输方式相比，能有效地提高数据传输速率

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_13_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]  
一个主设备，其余为从设备，完成点对多点双向通信。

通常采用主设备呼叫，从设备应答的方式。

采用４线接口（RS485为2线接口，其余物理特性与RS422一致）

### UART 异步收发传输器 ###

串行异步收发协议。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

## USB总线 通用串行总线 ##

最大的特性：即插即用和热插拔。

一个主机，主机可以连接多个USB设备，理论上，USB主机一个接口可以支持最多127个设备。

当USB设备连接主机以后，由后者负责给此设备分配一个唯一的地址

USB1.0和USB2.0采用４针接头作为接口，其中两针Ｄ+和D-用于发送差分信号。

![在这里插入图片描述][ee1de1982fa94f65a97495517a4abb56.png]  
USB是基于轮询（Polling）的总线系统。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
USB2.0四种传输类型方式：

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
采用差分传输模式。半双工。

采用循环冗余校验（CRC）。

采用小端优先序传输字节。

编码采用不归零反转编码（NRZI）

### USB编码方法 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_18_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]

## CAN总线 现场总线 ##

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]

### CAN分层协议 ###

![在这里插入图片描述][d8082dddbf4a4ea2a1f28f4b7a12a4fc.png]  
物理层：  
CAN的信号调制解调方式采用的是不归零（NRZ）编码/解码方式，其信号使用差分电压传送。

位填充技术  
发送端：在发送连续５个相同的位后，自动插入补码位  
接收端：在接收到５个连续相同的位后，自动丢弃后面跟随的填充位  
![在这里插入图片描述][e44551d6482c441d8f241824b1217d8c.png]  
![在这里插入图片描述][56a2e841b16b49ad80870a330570b99f.png]  
数据链路层：

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]

## ZigBee ##

ZigBee基于IEEE 802.15.4标准，由ZigBee联盟制定，具有自组网、低速率、低功耗的特点，尤其适合小型设备、节点之间组网的需要。

ZigBee物理层概述：  
ZigBee所使用的频率范围主要分为868/915MHz和2.4GHz ISM频段。

ZigBee网络采用CSMA/CA机制、帧确认机制和帧校验机制来保证数据传送的可靠性。

## NBIoT ##

NB-IoT是基于蜂窝网络的窄带物联网技术，聚焦于低功耗广域网，支持物联设备在广域网的数据连接，可直接部署于LTE网络。

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]  
NB-IoT下行物理层信道基于OFDMA方式。

NB-IoT用户终端只工作在半双工模式。

NB-IoT上行物理层信道的多址接入技术采用SC-FDMA

![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_d3F5LXplbmhlaQ_shadow_50_text_Q1NETiBA5rSy55qE5a2m5Lmg56yU6K6w_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]  
数据传输方案：控制面（CP）方案和用户面（UP）方案。

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