基于MFC網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計【實用文檔】doc

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基于MFＣ網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計基于MFC網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計【實用文檔】doc文檔可直接使用可編輯，歡迎下載王忠亮20１7—1－５2505９3736＠軟件工具ViｓualSｔｕdiｏ201３系統(tǒng)平臺Wiｎdows764ｂit設(shè)計目標設(shè)計一個基于對話框的應(yīng)用軟件，使兩臺PC機之間實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信，一臺為客戶機，另一臺為服務(wù)器.設(shè)計原理在客戶—服務(wù)器方式下,實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)程序的socket通信。客戶和服務(wù)器是指通信中所涉及的兩個應(yīng)用進程,客戶-服務(wù)器方式所描述的是進程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系。一臺PC機運行客戶程序,而另一臺PＣ機運行服務(wù)器程序。該設(shè)計只實現(xiàn)一個最簡單的ｓocket通信:單方向通信。只有客戶向服務(wù)器發(fā)送消息,并且也只由客戶主動斷開連接?？蛻簦髈ckeｔ和服務(wù)器sｏｃket之間的關(guān)系如圖：服務(wù)器程序中包含兩個socｋet:監(jiān)聽socｋｅt和服務(wù)soｃkｅt。監(jiān)聽socket響應(yīng)客戶socket的連接請求，一旦收到連接請求，則創(chuàng)建服務(wù)sockｅt。服務(wù)soｃkeｔ負責接收客戶socket發(fā)送過來的消息,并隨時響應(yīng)客戶socket的斷開連接請求.進一步細化上面過程，可得到Ｓocket間通信流程圖:設(shè)計步驟創(chuàng)建客戶端工程打開VisｕalＳtudｉo2013工具,建立一個基于對話框的MFC項目,項目名稱NetcomｍClient。創(chuàng)建客戶soｃkｅt類選擇PROJEＣT-〉ＡddClａss．.。，如圖所示：選擇MＦＣ類：為新類命名,這里筆者命名為ＣＣlｉeｎtSocket(即客戶sｏcｋet類）：客戶端界面設(shè)計一個IＰAddreｓｓｓCoｎtrol，用于設(shè)置服務(wù)器IP地址.一個列表框，用于顯示操作指令信息。兩個編輯框，一個用于設(shè)置通信端口號，一個用于輸入發(fā)送消息。五個按鈕,其中ＯK、Cａｎcel按鈕為界面默認,可以保留?！斑B接服務(wù)器"按鈕用于啟動客戶sｏｃket發(fā)出連接請求.“斷開連接”按鈕用于關(guān)閉客戶socket與服務(wù)器的連接。“發(fā)送”按鈕啟動消息發(fā)送。客戶端源代碼編寫聲明類對象在對話框頭文件里聲明客戶soｃket類對象:添加控件變量IＰ地址控件變量為IP地址控件添加變量：端口號變量為端口號添加無符號整型變量：列表框控件變量為列表框添加控件變量：發(fā)送消息變量事件函數(shù)連接服務(wù)器雙擊“連接服務(wù)器"按鈕，編寫此按鈕單擊事件函數(shù):斷開連接雙擊“斷開連接”按鈕，編寫此按鈕單擊事件函數(shù)：消息發(fā)送雙擊“發(fā)送”按鈕，編寫此按鈕單擊事件函數(shù)：網(wǎng)絡(luò)事件響應(yīng)函數(shù)重載客戶socket類的網(wǎng)絡(luò)事件OnCｏnnect函數(shù):由于OnCoｎneｃｔ函數(shù)需要調(diào)用主窗口資源,因此需要include主窗口的頭文件：創(chuàng)建服務(wù)器工程打開ViｓｕａlStｕdio2０１３工具,建立一個基于對話框的MFC項目，項目名稱NetcomｍSeｒver.創(chuàng)建服務(wù)器端的類服務(wù)器端需要兩個socket類:監(jiān)聽soｃket類和服務(wù)soｃket類.選擇PRＯJECT－>ＡddClaｓs．。．，如圖所示：選擇ＭFＣ類:為新類命名,監(jiān)聽socｋet類命名為：CListenSoｃｋet,服務(wù)ｓｏｃkeｔ類命名為:CSeｒvｅrSocket.服務(wù)器端界面設(shè)計一個IＰＡｄdreｓｓsConｔrol,用于設(shè)置服務(wù)器IP地址.一個列表框，用于顯示操作指令信息和接收消息.一個編輯框,用于設(shè)置通信端口號。四個按鈕,其中ＯK、Cancel按鈕為界面默認,可以保留?！伴_始監(jiān)聽”按鈕啟動監(jiān)聽網(wǎng)絡(luò)連接請求?！巴Ｖ贡O(jiān)聽”按鈕用于關(guān)閉監(jiān)聽功能。服務(wù)器端源代碼編寫聲明類對象在對話框頭文件里聲明監(jiān)聽ｓocket類對象和服務(wù)sｏｃket類對象：添加控件變量IＰ地址控件變量為IP地址控件添加變量：端口號變量為端口號添加無符號整型變量：列表框控件變量為列表框添加控件變量：事件函數(shù)啟動監(jiān)聽雙擊“開始監(jiān)聽”按鈕,編寫此按鈕單擊事件函數(shù):停止監(jiān)聽雙擊“停止監(jiān)聽”按鈕，編寫此按鈕單擊事件函數(shù)：網(wǎng)絡(luò)事件響應(yīng)函數(shù)重載監(jiān)聽socｋeｔ類的OnAccｅpt函數(shù)：由于OｎＡcｃept函數(shù)需要調(diào)用主窗口資源，因此需要include主窗口的頭文件：重載服務(wù)socｋet類的OnReｃeiｖｅ函數(shù):由于OｎReceｉve函數(shù)需要調(diào)用主窗口資源，因此需要iｎcludｅ主窗口的頭文件：重載服務(wù)ｓockeｔ類的OnＣlｏse函數(shù)：運行效果客戶端啟動操作：設(shè)置服務(wù)器ＩP地址—〉設(shè)置端口號—＞點擊“連接服務(wù)器”->輸入發(fā)送消息－>點擊“發(fā)送按鈕”.停止工作:點擊“斷開連接”按鈕—〉點擊“OＫ”或“Cａnｃｅl”按鈕退出（或點擊右上角關(guān)閉界面）。服務(wù)器端啟動操作:設(shè)置服務(wù)器ＩP地址－>設(shè)置端口號—〉點擊“開始監(jiān)聽”.停止工作:點擊“停止監(jiān)聽”按鈕—〉點擊“OK”或“Cancｅl”按鈕退出（或點擊右上角關(guān)閉界面）.基于TCP協(xié)議下的簡單網(wǎng)絡(luò)通信與實現(xiàn)摘要本文設(shè)計并實現(xiàn)了在Windows下基于局域網(wǎng)內(nèi)的TCP協(xié)議的簡單即時通信系統(tǒng)，系統(tǒng)采用TCP/IP模式，底層通信通過SOCKET套接字接口對端口進行監(jiān)聽，當有消息發(fā)送來時，做出相應(yīng)的處理，服務(wù)器負責客戶端的登錄驗證。本文首先討論了套接字創(chuàng)建、綁定、將套接字設(shè)置為監(jiān)聽模式、接受信息和關(guān)閉套接字從而實現(xiàn)簡單的網(wǎng)絡(luò)通信，然后闡述了如何使用C++來模擬基于TCP協(xié)議下的客戶服務(wù)方式的網(wǎng)絡(luò)通信過程。由于在此設(shè)計中主要是使用C程序的形式來模擬TCP協(xié)議的傳輸方式，從而實現(xiàn)面向?qū)ο蟮目煽總鬏?，在這種情況下無需對IP協(xié)議進行討論。關(guān)鍵字：套接字TCP協(xié)議目錄1、引言…………………....1.1、課程背景...............................................................................................................1.2、相關(guān)技術(shù)介紹.......................................................................................................1.3、TCP協(xié)議…………1.4、TCP——傳輸控制協(xié)議………….1.5、套接字……………2、系統(tǒng)框架.........................................................................................................................3、系統(tǒng)設(shè)計流程圖.............................................................................................................4、系統(tǒng)的實現(xiàn).....................................................................................................................4.1、服務(wù)器端程序..............................................................................................................4.2、客戶端程序..................................................................................................................結(jié)論……………………參考文獻………………1、引言1.1、課題背景TCP/IP起源于美國國防部高級研究規(guī)劃部署（DARPA）的一項研究計劃——實現(xiàn)若干臺主機的相互通信?，F(xiàn)在，TCP/IP已成為Internet上通信的工業(yè)標準。因為OSI模型的七層參考模型比較復雜，并且在實際運用中難以實現(xiàn)，所以目前應(yīng)用比較多的是TCP/IP模型，該模型包括4個層次：應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層對于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)層次模式，核心協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議，和運輸層的TCP協(xié)議，這也是為何成為TCP/IP協(xié)議的緣由。1.2、相關(guān)技術(shù)介紹NET開發(fā)平臺及C＃.NET開發(fā)語言NET框架是Microsoft公司推出的一種全新的開發(fā)平臺,提供了統(tǒng)一的、面向?qū)ο蟛⑶铱梢詳U展的編程類庫和完善的集成開發(fā)環(huán)境,大大簡化了應(yīng)用程序的開發(fā)過程,并且具有良好的移植性和安全性。微軟為了推行.NET戰(zhàn)略，特別為.NET平臺設(shè)計了一種語言——C#。C#是由C和C++派生而來的一種“簡單、流行、面向?qū)ο蟆㈩愋桶踩钡某绦蛟O(shè)計語言，其綜合了Visualbasic的高效率和C++的強大功能，然而更多的人感覺C#更類似JAVA。事實上C#融合了大量的JAVA思想，C#是.NET的關(guān)鍵性語言，它是整個.NET平臺的基礎(chǔ)。與C#相比，.NET所支持的其它語言顯然是配角，包括VC++.NET在內(nèi)。但是微軟并沒有打算放棄VC++.NET，相反，微軟對VC++.NET有著另一番獨特的打算，VC++.NET的定位與C#不完全重合，VC++.NET應(yīng)用范圍仍強于C#，這一點無論對微軟公司還是軟件業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀都非常重要。可見VC++.NET在NET框架中已經(jīng)退化成了底層的語言了，就像C++之前的標準C語言一樣，以后將只有開發(fā)底層或桌面程序的程序員使用它。它雖然仍舊強大，但是已經(jīng)不是主流，而主流就是C#語言。1.3、TCP協(xié)議TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)議是對等的網(wǎng)絡(luò)實體之間通信的規(guī)則，可以簡單地理解為網(wǎng)絡(luò)上各計算機彼此交流的一種“語言”。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計的基本原則是層次化，層和協(xié)議的集合被稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。相鄰層之間的接口定義了下層向上層提供的基本操作和服務(wù)，下層向上層提供的服務(wù)分兩種形式：面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。計算機網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)形成的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)主要有兩個：OSI參考模型和TCP/IP參考模型。TCP/IP參考模型是因特網(wǎng)（Internet）的基礎(chǔ)。和OSI的7層協(xié)議相比，TCP/IP協(xié)議只有4個層次。通常說的TCP/IP是一組協(xié)議的總稱，TCP/IP實際上是一個協(xié)議族，包括100多個相互關(guān)聯(lián)的協(xié)議，其中IP(InternetProtocol,網(wǎng)際協(xié)議)是網(wǎng)絡(luò)層最主要的協(xié)議；TCP(TransmissionControlProtocol,傳輸控制協(xié)議)和UDP(UserDatagramProtocol,用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議是傳輸層中最主要的協(xié)議)，一般認為IP、TCP、UDP是最根本的三種協(xié)議，是其他協(xié)議的基礎(chǔ)。1.4、TCP——傳輸控制協(xié)議面向連接的通信可以使用可靠通信，在這時候，第四層協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)接收方的確認，如果未收到數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)被損壞，則請求重新傳輸。TCP協(xié)議就使用這種可靠通信。使用TCP協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議包括HTTP、FTP、SMTP和Telnet等。TCP要求在發(fā)送數(shù)據(jù)之前必須打開連接。服務(wù)器應(yīng)用程序必須執(zhí)行一個稱作被動打開（passiveopen）的操作，以利用一個已知的端口號創(chuàng)建一個鏈接，這是，服務(wù)器并不是對網(wǎng)絡(luò)進行呼叫，而是偵聽并等待引入的請求?？蛻魬?yīng)用程序必須執(zhí)行一個主動打開（activeopen），為此，它向服務(wù)器應(yīng)用程序發(fā)送一個同步序列號（SYN）以標識連接。客戶應(yīng)用程序可以將動態(tài)端口號作為本地端口使用。服務(wù)器必須向客戶發(fā)送一個確認（ACK）以及服務(wù)器的序列號（SYN）。隨后，客戶回復一個ACK，這樣就建立了鏈接?，F(xiàn)在可以發(fā)送和接收消息了。接收消息后，總是返回ACK消息。如果在收到ACK之前發(fā)送方已經(jīng)超時，則消息將被放到重發(fā)隊列中以再次發(fā)送。由于它的握制，所以TCP協(xié)議比較復雜并且費時，但此協(xié)議在處理數(shù)據(jù)時對數(shù)據(jù)包的傳送有保障，從而使得在應(yīng)用程序協(xié)議中不需要再包括該功能。1.5、套接字套接字這個術(shù)語并沒有定義某個協(xié)議：它具有兩層含義，但兩者都與一個協(xié)議相關(guān)。第一個含義是套接字編程API，它最初由伯克利大學為BSDUNIX而創(chuàng)建。BSD套接字在經(jīng)過修改后被用作Windows環(huán)境的編程接口（并且被命名為WinSock）。WinSockAPI被包裝在System.Net.sockets命名空間的.NET類中。WindowsSockets是一個獨立于協(xié)議的編程接口，用于編寫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。套接字的第二層含義表示一個用于在進程間進行通信的終端。在TCP/IP中，每個終端都與一個IP地址和一個端口號綁定。我們必須對流式套接字和數(shù)據(jù)報套接字這兩種類型進行區(qū)分。流失套接字用TCP/IP協(xié)議來使用面向連接的通信；另一方面，數(shù)據(jù)報套接字用UDP/IP來使用無連接通信。2、系統(tǒng)框架3、系統(tǒng)設(shè)計4、系統(tǒng)的實現(xiàn)4.1、服務(wù)器端程序#include<Winsock2.h>#include<stdio.h>Voidmain(){//加載套接字庫WORDwVersionRequested;WSADATAwsaDdata;Interror;wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);err=WSAStarup(wVersionRequested,&wsaDATA);if(err!=0){return;}If(LOBYTE(wsadata.wVersion)!=1||HIBYTE(wsadata.wVersion)!=1){WSACleanup();Return;}//創(chuàng)建用于監(jiān)聽的套接字SOCKETsockSrv=socket(AF-INET,SOCK-STREAM,0);SOCKADDR-INaddrSrv;addrSrv.sin-addr.S-un.S-addr=hotonl(INADDR-ANY);addrSrv.sin-family=AF-INET;addrSrv.sin-port=htons(6000)//綁定套接字Bind(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));//將套接字設(shè)為監(jiān)聽模式，準備接收客戶請求Listen(sockSrv,s);SOCKADDR-INaddrClient;Intlen=sizeof(SOCKADDR);While(1){//等待客戶請求到來SOCKETsockConn=accept(sockSrv,(SOCKADDR*)&addrClient,&len);CharsendBuf(100);Sprintf(sendBuf,)”Welcom%sto”,ine-ntoa(addrClient.sin-addr));//發(fā)送數(shù)據(jù)Send(sockConn,sendbuf,strlen(sendBuf)+1,0);CharrecvBuf(100);//接受數(shù)據(jù)Recv(sockConn,recvBuf,100,0);//打印接受的數(shù)據(jù)Printf(“%s\n”,recvBuf);//關(guān)閉套接字Closesocket(sockConn);}}4.2、客戶端程序#include<Winsock2.h>#include<stdio.h>Voidmain(){//加載套接字庫WORDwVersionRequested;WSADATAwsaDdata;Interror;wVersionRequested=MAKEWORD(1,1);err=WSAStarup(wVersionRequested,&wsaDATA);if(err!=0){return;}If(LOBYTE(wsadata.wVersion)!=1||HIBYTE(wsadata.wVersion)!=1){WSACleanup();Return;}//創(chuàng)建套接字SOCKETsockSrv=socket(AF-INET,SOCK-STREAM,0);SOCKADDR-INaddrSrv;addrSrv.sin-addr.S-un.S-addr=hotonl(INADDR-ANY);addrSrv.sin-family=AF-INET;addrSrv.sin-port=htons(6000)//向服務(wù)器發(fā)出連接請求Connect(sockClient,(SOCKADDR*)&addrSrv,sizeof(SOCKADDR));//接受數(shù)據(jù)CharrecvBuf[100];Recv(sockClient,recvBuf,100,0);Printf(“%s\n”,recvBuf);//發(fā)送數(shù)據(jù)Send(sockClient,”Thisislisi”,strlen(“Thisinlisi”)+1,0);//關(guān)閉套接字Closesocket(sockConn);WSACLeanup();}}結(jié)論在此設(shè)計中僅僅適合于數(shù)量少的計算機間的通信，其中一個缺陷是，當多臺計算機同時進行通信時，會照成網(wǎng)絡(luò)擁塞，可能導致消息傳輸中丟失，此設(shè)計沒有做出解決的方案，但有這樣的方案猜想，為了解決擁塞問題，可以使用慢開始、擁塞避免、快從傳和快恢復算法，進而改進此設(shè)計，但是這會涉及大量的數(shù)學運算。此設(shè)計還存另一個缺陷，沒有實現(xiàn)可靠傳輸，TCP協(xié)議的可靠傳輸機制是用字節(jié)的序號進行傳輸控制，而這里僅是監(jiān)聽端口是否有數(shù)據(jù)發(fā)送，如果有，就接收，沒有就繼續(xù)監(jiān)聽。參考文獻[1]孫鑫，VC++深入詳解[M]北京：電子工業(yè)出版社，2021.7：528-546[2]謝希仁，計算機網(wǎng)絡(luò)[M]北京：電子工業(yè)出版社，2021.1：180-210安康學院學年論文﹙設(shè)計﹚題目基于MATLＡB的數(shù)字通信系統(tǒng)仿真設(shè)計學生姓名學號專業(yè)班級指導教師２013年6月23日基于MATLＡＢ的模擬通信系統(tǒng)仿真設(shè)計(作者：張小文)（安康學院電子與信息工程系電子信息工程專業(yè)1０級，陜西安康725000）指導教師:朱燕【摘要】通信是通過某種媒體進行的信息傳遞,目的是傳輸信息，通信系統(tǒng)是用以完成信息傳輸過程的技術(shù)系統(tǒng)的總稱，作用是將信息從信源發(fā)送到一個或多個目的地.調(diào)制與解調(diào)在信息的傳輸過程中占據(jù)著重要的地位，是不可或缺的，因此研究系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程就極為重要.MＡＴLAＢ是集數(shù)值計算、圖形繪制、圖像處理及系統(tǒng)仿真等強大功能于一體的科學計算語言，它強大的矩陣運算和圖形可視化的功能以及豐富的工具箱，為通信系統(tǒng)的調(diào)制和解調(diào)過程的分析提供了極大的方便。本論文首先介紹了通信系統(tǒng)的概念,進而引出調(diào)制和解調(diào)，然后介紹了我們常用的幾種調(diào)制和解調(diào)的方法。由于MＡＴＬAB具有的強大功能所以詳細介紹了MATLAB通信系統(tǒng)工具箱，并給出了基于MATＬAB的通信系統(tǒng)的調(diào)制與解調(diào)的實現(xiàn),運用MATLＡB仿真軟件進行仿真?！娟P(guān)鍵詞】通信系統(tǒng);調(diào)制與解調(diào);ＭATLＡB;2ＦSＫ；２ASK;2PSK；2DPSKDｉgitalCｏmmuｎicatｉonＳystemＳiｍuｌationＢａｓeｄOnＭATLABAutｈor：ＺhangＸiａｏwen（Ｇrａdｅ10,Ｃｌass2,ElectｒｏnｉcａnｄInformaｔionＥngiｎｅerinｇ，DepartmｅｎtofｅlectronicsaｎｄInｆormaｔionEngineｅring。，AnｋａｎgUniｖｅrsity,Ankaｎg725000，Ｓhａａnxi）Tuｔor：ZhuＹanAbsｔraｃt：Cｏmｍunｉｃatiｏnisthｒouｇhamediafoｒtrａnｓportａt(yī)iｏｎ.Coｍmunicatｉｏnｓyｓtemwhｉchisuｓedｔocompletetheprocｅssoｆiｎformaｔｉoｎtransmissｉonsystems,ｉngenｅｒａl,isｔosｅｎdtheｉｎforｍaｔionfromtheｓｏurｃetｏｏneorｍｏredesｔinatiｏnｓ．Moｄulatioｎanddｅｍoduｌationｏccupiedａnｉmpoｒtａntpositｉoｎｉｎtheｔraｎsmisｓionｏfｉnｆormatiｏnｗｈichｉsｅｓsentｉal，ｓotｈｅｒeｓearｃhabｏuttｈemodulatioｎanｄdemｏduｌａｔioｎpｒoｃｅｓsintｈeｃoｍmunicａt(yī)ｉoｎsysteｍiｓexｔreｍｅlyimportａnt.ＭＡTＬＡＢisanｕmeｒｉｃａlcoｍputatiｏn，graｐhicsｒｅnｄeｒiｎg，ｉmａgｅproｃｅssinｇａnｄsystemsｉmulationａndotherpｏｗerfulfｅaｔuresｉnｏnｅofｔhｅscｉenｔｉficcoｍｐutiｎglａnguage，itiｓapoweｒfulmatrixｃａlｃｕlatioｎandｇrａpｈicalｖisualｉzａt(yī)ioｎfeaturesandariｃｈｔoolｂoxprovideｓａgｒｅaｔcoｎvenienceforｔhｅcommunicationsｙｓｔeｍoｆmoｄulaｔionａｎｄｄeｍoｄulationprocess.Thisｐａperiｎtｒoducestheｃonceptofthecoｍmunｉｃatiｏnsyｓtｅm，aｎdｔｈenleadsｔomodulationanｄdemoｄulａｔioｎ，aｎdthenｉntroducedｓeveｒalofourcommoｎlyuｓedmｅthoｄoｆmodulaｔioｎａnddemodｕlaｔion。AstｈepｏｗeroｆMAＴLＡＢsoｗroduceｄｔｈecommunicaｔioｎsystemtoolｂoｘｉntheMＡTLAB。WegivesseveｒalexamｐlesabｏuttheｃommunicatioｎｓystembａsedonMATＬAＢmoｄuｌａt(yī)ｉｏnandｄeｍodulationａnduｓethesoｆtwarｅofＭＡTLABtosimuｌateｔhem.Keyｗords:Commuｎｉcａt(yī)iｏnSyｓtems；Mｏｄulatiｏnandｄemoduｌation;MＡＴLAB;2ＦSK；2ＡＳＫ；2ＰＳK；2DPＳＫ0引言通信按照傳統(tǒng)的理解就是信息的傳輸,在當今高度信息化得社會,信息和通信已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的“命脈”。信息作為一種資源，只有通過廣泛的傳播與交流,才能產(chǎn)生利用價值，促進社會成員之間的合作,推動社會生產(chǎn)力的發(fā)展，創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟效益.而通信作為傳輸信息的手段或方式，與傳感技術(shù)、計算機技術(shù)相互融合，已經(jīng)成為21世紀國際社會和世界經(jīng)濟發(fā)展的強大推動力，所以未來的通信對人們的生活方式和社會的發(fā)展將會產(chǎn)生更加重大和意義深遠的影響。在信息傳輸過程中，要求天線的尺寸要和信號的波長相比擬，信號才能有效的被輻射。對于語音信號來說，相應(yīng)的天線尺寸要在幾十公里以上，實際上不可能實現(xiàn)，所以需要經(jīng)過調(diào)制將信號頻譜搬移到較高的頻率范圍，如果不進行調(diào)制就把信號直接輻射出去，那么各電臺所發(fā)出信號的頻率就會相同。調(diào)制作用的實質(zhì)就是使相同頻率范圍的信號分別依托于不同頻率的載波上，接收機就可以分離出所需的頻率信號,不致互相干擾.有時信號過于復雜,人工計算其調(diào)制和解調(diào)過程較難實現(xiàn)，對其結(jié)果的分析又缺乏可視化的直觀表現(xiàn)，影響了所得結(jié)果在實際生活中的應(yīng)用，美國Mａt(yī)ｈＷorｋs公司開發(fā)的MATLＡB解決了這一問題。它應(yīng)用于自動控制、數(shù)學計算、信號分析、信號處理等諸多領(lǐng)域,也是國內(nèi)高校和研究部門進行許多科學研究的重要工具.ＭATLＡB的出現(xiàn)給通信系統(tǒng)的分析提供了極大的方便。1MAＴLAB簡介美國Maｔｈwｏrks公司于1967年推出了矩陣實驗室“MatrixLaｂoratｏrｙ"（縮寫為Mａｔlab)這就是Maｔlａb最早的雛形。開發(fā)的最早的目的是幫助學校的老師和學生更好的授課和學習。Ｍaｔlaｂ是一種解釋性執(zhí)行語言，具有強大的計算、仿真、繪圖等功能。Simulｉnｋ是ＭATＬAB中的一種可視化仿真工具，也是目前在動態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等方面應(yīng)用最廣泛的工具之一。確切的說，Ｓｉmulink是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包,它支持線性和非線性系統(tǒng),連續(xù)、離散時間模型，或者是兩者的混合。系統(tǒng)還可以使多種采樣頻率的系統(tǒng)，而且系統(tǒng)可以是多進程的。在Simuｌink環(huán)境中,它為用戶提供了方框圖進行建模的圖形接口，采用這種結(jié)構(gòu)畫模型圖就如同用手在紙上畫模型一樣自如、方便，故用戶只需進行簡單的點擊和拖動就能完成建模,并可直接進行系統(tǒng)的仿真，快速的得到仿真結(jié)果。但是Sｉｍulｉnｋ不能脫離MATLAＢ而獨立工作。Matlａb將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起,并提供了大量的內(nèi)置函數(shù),從而被廣泛地應(yīng)用于科學計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計工作，而且利用Maｔlａb產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，可以非常容易地對Matlａb的功能進行擴充,從而在不斷深化對問題認識的同時,不斷完善Ｍatlａb產(chǎn)品以提高產(chǎn)品自身的競爭能力。利用M語言還開發(fā)了相應(yīng)的Maｔlａb專業(yè)工具箱函數(shù)供用戶直接使用。這些工具箱應(yīng)用的算法是開放的可擴展的，用戶不僅可以查看其中的算法,還可以針對一些算法進行修改，甚至允許開發(fā)自己的算法擴充工具箱的功能。目前Ｍaｔlab產(chǎn)品的工具箱有四十多個,分別涵蓋了數(shù)據(jù)獲取、科學計算、控制系統(tǒng)設(shè)計與分析、數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理、金融財務(wù)分析以及生物遺傳工程等專業(yè)領(lǐng)域。2二進制數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)的原理及實現(xiàn)數(shù)字通信系統(tǒng),按調(diào)制方式可以分為基帶傳輸和帶通傳輸。數(shù)字基帶信號的功率一般處于從零開始到某一頻率(如0～6M）低頻段，因而在很多實際的通信(如無線信道)中就不能直接進行傳輸，需要借助載波調(diào)制進行頻譜搬移，將數(shù)字基帶信號變換成適合信道傳輸?shù)臄?shù)字頻帶信號進行傳輸，這種傳輸方式,稱為數(shù)字信號的頻帶傳輸或調(diào)制傳輸、載波傳輸。所謂調(diào)制，是用基帶信號對載波波形的某參量進行控制,使該參量隨基帶信號的規(guī)律變化從而攜帶消息。對數(shù)字信號進行調(diào)制可以便于信號的傳輸;實現(xiàn)信道復用；改變信號占據(jù)的帶寬;改善系統(tǒng)的性能.數(shù)字基帶通信系統(tǒng)中四種基本的調(diào)制方式分別稱為振幅鍵控（ASK，Amplitude－Ｓhiｆtｋｅyｉng）、移頻鍵控（ＦSK,Fｒequencｙ－Shｉfｔkｅyｉng)、移相鍵控（ＰSK，Ｐhaｓe－Ｓhiftｋeyｉng)和差分移相鍵(DPSK，DifferｅｎtPｈase-Ｓhiｆtkｅyｉnｇ)。本次課程設(shè)計對這四種調(diào)制方式進行了仿真。2。1二進制振幅鍵控采用的流程圖如圖2-1所示：圖2—１2ASK調(diào)制解調(diào)框圖2.1。1ASK調(diào)制原理2ASK二進制振幅調(diào)制就是用二進制數(shù)字基帶信號控制正弦載波的幅度,使載波振幅隨著二進制數(shù)字基帶信號而變化，而其頻率和初始相位保持不變.信息比特是通過載波的幅度來傳遞的。其信號表達式為：，S(t）為單極性數(shù)字基帶信號。由于調(diào)制信號只有0或1兩個電平，相乘的結(jié)果相當于將載頻或者關(guān)斷，或者接通,它的實際意義是當調(diào)制的數(shù)字信號“１”時，傳輸載波;當調(diào)制的數(shù)字信號為“0"時，不傳輸載波。２ASK信號的時間波形e2ASＫ(t)隨二進制基帶信號S(t)通斷變化。所以又被稱為通斷鍵控信號。典型波形如圖2-2所示。圖2—2典型2ASＫ波形e2AＳＫ（t)為已調(diào)信號,它的幅度受s(t)控制，也就是說它的幅度上攜帶有ｓ（ｔ)的信息。2ＡSK信號的產(chǎn)生方法通常有兩種：模擬調(diào)制法（相乘器法）和鍵控法。模擬調(diào)制法就是用基帶信號與載波相乘,進而把基帶信號調(diào)制到載波上進行傳輸。鍵控法由s（t）來控制電路的開關(guān)進而進行調(diào)制。兩種方法的調(diào)制如圖２-３和圖2—４所示。圖2-３模擬調(diào)制法（相乘器法）圖２—4鍵控法2.1。２ＡSK解調(diào)原理2AＳＫ有兩種基本解調(diào)方法：相干解調(diào)法(同步檢測法)和非相干解調(diào)法(包絡(luò)檢波法）.相干解調(diào)需要將載頻位置的已調(diào)信號頻譜重新搬回原始基帶位置，因此用相乘器與載波相乘來實現(xiàn)。相乘后的信號只要濾除高頻部分就可以了。為確保無失真還原信號,必須在接收端提供一個與調(diào)制載波嚴格同步的本地載波，這是整個解調(diào)過程能否順利完好進行的關(guān)鍵。本次設(shè)計采用相干解調(diào)法.兩種解調(diào)原理圖如圖2—5和圖2—6所示。圖２－5相干解調(diào)法(同步檢測法)圖2—６非相干解調(diào)法（包絡(luò)檢波法)2。1.３仿真結(jié)果及分析通過編寫M文件程序（見附錄），產(chǎn)生隨機信號，按圖２—1順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語句及解釋.運行程序，實現(xiàn)2AＳＫ的調(diào)制與解調(diào)過程.本次設(shè)計采用模擬調(diào)制法（相乘器法)和相干解調(diào)法.仿真后調(diào)制過程及解調(diào)過程的圖形分別如圖2—7和圖2－8所示。圖2-７2ＡＳＫ調(diào)制過程仿真圖圖2—82AＳＫ解調(diào)過程仿真圖由圖可以看出,產(chǎn)生的數(shù)字隨機信號為“0100１０00０１"，經(jīng)載波調(diào)制后信號為“1”的時間內(nèi)有正弦波形，信號為“0”的時間內(nèi)無波形。經(jīng)過加隨機噪聲,相干解調(diào)后,恢復出原始信號,與基帶信號一致，因此達到本次設(shè)計目的。2。2二進制移頻鍵控所用流程圖如圖2-9所示:圖2-92FＳK調(diào)制解調(diào)框圖2．2.1FＳK調(diào)制原理一個FＳＫ信號可以看成是兩個不同載波的2AＳＫ信號的疊加。其解調(diào)和解調(diào)方法和FSK差不多。２FSK信號的頻譜可以看成是f1和ｆ2的兩個2ASＫ頻譜的組合.頻移鍵控是利用載波的頻率來傳遞數(shù)字信號,在２ＦSK中,載波的頻率隨著二進制基帶信號在f1和f2兩個頻率點間變化，頻移鍵控是利用載波的頻移變化來傳遞數(shù)字信息的.在２FSK中，載波的頻率隨基帶信號在f１和ｆ2兩個頻率點間變化。故其表達式為：典型波形如圖2-10所示：圖2—10２FSK典型波形圖2FＳK的調(diào)制方式有兩種，即模擬調(diào)頻法和鍵控法.本次設(shè)計采用鍵控法.鍵控法中可以用二進制“1”來對應(yīng)于載頻f1，而“0”用來對應(yīng)于另一頻率f2，而這個可以用受矩形脈沖序列控制的開關(guān)電路對兩個不同的獨立的頻率源f１、f２進行選擇通。鍵控法原理圖如圖２-１１示圖２—11２ＦSK鍵控法原理圖２．２。2FSＫ解調(diào)原理2FＳＫ的解調(diào)方式有兩種：相干解調(diào)方式和非相干解調(diào)方式。非相干解調(diào)是經(jīng)過調(diào)制后的２FSK數(shù)字信號通過兩個頻率不同的帶通濾波器ｆ1、f2濾出不需要的信號，然后再將這兩種經(jīng)過濾波的信號分別通過包絡(luò)檢波器檢波，最后將兩種信號同時輸入到抽樣判決器同時外加抽樣脈沖,最后解調(diào)出來的信號就是調(diào)制前的輸入信號.其原理圖如圖2-１２所示。圖2－12２FＳK非相干解調(diào)原理圖相干解調(diào)是根據(jù)已調(diào)信號由兩個載波ｆ１、ｆ2調(diào)制而成,則先用兩個分別對ｆ1、ｆ2帶通的濾波器對已調(diào)信號進行濾波,然后再分別將濾波后的信號與相應(yīng)的載波f１、ｆ２相乘進行相干解調(diào),再分別低通濾波、用抽樣信號進行抽樣判決器即可.原理圖如圖3－1４所示。圖2-１32FSK相干解調(diào)原理圖2。２。3仿真結(jié)果及分析通過編寫Ｍ文件程序(見附錄),產(chǎn)生隨機信號，按流程圖2.2.1順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語句及解釋。運行程序，實現(xiàn)2ＦSK的調(diào)制與解調(diào)過程。本次設(shè)計中采用鍵控法調(diào)制法和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過程及解調(diào)過程的圖形分別如圖2-14、圖2—15和圖2—1６所示.由圖可以看出，產(chǎn)生的隨機信號為“101１０01０0１"，經(jīng)過反相產(chǎn)生反碼，并分別與兩個載波相乘，經(jīng)過加入隨機噪聲后波形如圖2—15所示。在解調(diào)時，分別與對應(yīng)的載波相乘。解調(diào)出基帶信號,可以看出實現(xiàn)了本次設(shè)計目的。圖２—142FＳK鍵控法調(diào)制過程仿真圖圖2－152FSＫ鍵控法調(diào)制過程仿真圖圖2—16２FSK相干解調(diào)過程仿真圖２.3二進制相移鍵控所用流程圖如圖2-17所示：圖2－17２PＳＫ調(diào)制解調(diào)框圖２。３.1PSK調(diào)制原理在二進制數(shù)字調(diào)制中，當正弦載波的相位隨二進制數(shù)字基帶信號離散變化時，則產(chǎn)生二進制移相鍵控（2PSK)信號.2ＰSＫ信號調(diào)制有兩種方法,即模擬調(diào)制法和鍵控法。通常用已調(diào)信號載波的０°和180°分別表示二進制數(shù)字基帶信號的１和0,模擬調(diào)制法用兩個反相的載波信號進行調(diào)制。2PＳK以載波的相位變化作為參考基準的,當基帶信號為０時相位相對于初始相位為0°，當基帶信號為１時相對于初始相位為18０°。鍵控法，是用載波的相位來攜帶二進制信息的調(diào)制方式.通常用0°和1８0°來分別代表0和1.其時域表達式為:其中，２ＰSK的調(diào)制中aｎ必須為雙極性碼。本次設(shè)計中采用模擬調(diào)制法。兩種方法原理圖分別如圖2-１８和圖２-１9所示。圖2—18模擬調(diào)制法原理圖圖2-19鍵控法原理圖2．3.2PSＫ解調(diào)原理由于2PＳK的幅度是恒定的,必須進行相干解調(diào).經(jīng)過帶通濾波的信號在相乘器中與本地載波相乘，然后用低通濾波器濾除高頻分量，在進行抽樣判決。判決器是按極性來判決的.即正抽樣值判為１,負抽樣值判為0.2PSK信號的相干解調(diào)原理圖如圖2—２０所示，各點的波形如圖２—２1所示。由于2PSK信號的載波回復過程中存在著180°的相位模糊，即恢復的本地載波與所需相干載波可能相同，也可能相反，這種相位關(guān)系的不確定性將會造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號與發(fā)送的基帶信號正好相反,即“1”變成“0”嗎“0"變成“1"，判決器輸出數(shù)字信號全部出錯。這種現(xiàn)象稱為２PSK方式的“倒π”現(xiàn)象或“反相工作”.但在本次仿真中是直接給其同頻同相的載波信號，所以不存在此問題。圖2－2０2ＰSK的相干解調(diào)原理圖圖2－21相干解調(diào)中各點波形圖2.3.３仿真結(jié)果及分析通過編寫Ｍ文件程序（見附錄），產(chǎn)生隨機信號,按流程圖2－17所示順序?qū)γ恳荒K編程后.程序中注有需注意語句及解釋。運行程序，實現(xiàn)２PＳK的調(diào)制與解調(diào)過程。本次設(shè)計采用模擬調(diào)制法和相干解調(diào)法。仿真后調(diào)制過程及解調(diào)過程的圖形分別如圖２—２2和圖２—２3示.圖2—222PSK模擬調(diào)制方法過程仿真圖圖2—232PSK相干解調(diào)過程仿真圖由圖可以看出,產(chǎn)生的隨機信號為“0０1１００１100”,經(jīng)過反相產(chǎn)生反碼,并將原碼跟反碼一起合成雙極性碼，與載波相乘后加入隨機噪聲。在解調(diào)時，與對應(yīng)的載波相乘經(jīng)過低通濾波、抽樣判決后，解調(diào)出基帶信號與原基帶信號一致，可以看出實現(xiàn)了本次設(shè)計目的。2.4二進制差分相移鍵控所用流程圖如圖2—２４所示:圖2－242DPSK調(diào)制解調(diào)框圖2。４．1DPSＫ調(diào)制原理二進制差分相移鍵控。2DPSＫ方式是用前后相鄰碼元的載波相對相位變化來表示數(shù)字信息。假設(shè)前后相鄰碼元的載波相位差為,可定義一種數(shù)字信息與之間的關(guān)系為:為前一碼元的相位。實現(xiàn)二進制差分相移鍵控的最常用的方法是:先對二進制數(shù)字基帶信號進行差分編碼，然后對變換出的差分碼進行絕對調(diào)相即可。２DＰSK調(diào)制原理圖如圖2—２5所示。圖2—252DPSK調(diào)制原理框圖2。4。2DＰSK解調(diào)原理２DＰＳK信號解調(diào)有相干解調(diào)方式和差分相干解調(diào)。用差分相干解調(diào)這種方法解調(diào)時不需要恢復本地載波,只要將ＤＰSK信號精確地延遲一個碼元時間間隔，然后與DPＳＫ信號相乘,相乘的結(jié)果就反映了前后碼元的相對相位關(guān)系，經(jīng)低通濾波后直接抽樣判決即可恢復出原始的數(shù)字信息,而不需要在進行差分解碼。相干解調(diào)碼變換法及相干解調(diào)法的解調(diào)原理是,先對2DPSK信號進行相干解調(diào)，恢復出相對碼，再通過碼反變換器變換為絕對碼，從而恢復出發(fā)送的二進制數(shù)字信息。在解調(diào)過程中,若相干載波產(chǎn)生相位模糊,解調(diào)出的相對碼將產(chǎn)生倒置現(xiàn)象，但是經(jīng)過碼反變換器后,輸出的絕對碼不會發(fā)生任何倒置現(xiàn)象,從而解決了載波相位模糊的問題。本次設(shè)計采用相干解調(diào)。兩種解調(diào)方式的原理圖如圖2—2６和圖2－27所示。圖2—26２DPSＫ差分相干解調(diào)原理圖圖2－272DＰSK相干解調(diào)原理圖2DPＳK相干解調(diào)各點波形圖如圖２—28所示。圖２—282DPSK相干解調(diào)各點波形圖2。4。３仿真結(jié)果及分析通過編寫M文件程序（見附錄）,產(chǎn)生隨機信號，按流程圖2－2４所示順序?qū)γ恳荒K編程后。程序中注有需注意語句及解釋。本次設(shè)計采用相干解調(diào)法。運行程序，實現(xiàn)2DPＳK的調(diào)制與解調(diào)過程。仿真后調(diào)制過程及解調(diào)過程的圖形分別如圖２—2９、圖2—3０和圖２-31所示。由圖可以看出,產(chǎn)生的絕對隨機碼為“０1００１11010",經(jīng)碼差分變化產(chǎn)生相對碼,經(jīng)反相產(chǎn)生相對碼反碼，分別與兩個載波相乘后加入隨機噪聲.在解調(diào)時,分別與對應(yīng)的載波相乘經(jīng)過低通濾波、抽樣判決后，解調(diào)出基帶信號與原基帶信號一致,可以看出實現(xiàn)了本次設(shè)計目的。圖2-292ＤPSK調(diào)制過程仿真圖圖2—30２DPSK調(diào)制過程仿真圖圖２-312ＤPSK相干解調(diào)過程仿真圖3總結(jié)與體會通過本次課程設(shè)計,我對課本上數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)特別是二進制頻移鍵控（2FSK）有了重新的認識。對2FSK調(diào)制數(shù)字基帶信號加深了理解。對于使用鍵控法產(chǎn)生2FSＫ信號、添加高斯白噪聲、使用相干解調(diào)、抽樣判決等，我比較系統(tǒng)地認識了數(shù)字通信傳輸系統(tǒng)。本課程設(shè)計使用的MATＬAB仿真軟件和Simｕｌink仿真環(huán)境，通過寫其源程序代碼，加深了我對每一步進行的理解,即要明白每一步都是怎么來的。通過使用Simulinｋ仿真環(huán)境，我可以直觀地放置相應(yīng)的模塊，搭建通信系統(tǒng),并能夠動態(tài)的顯示仿真結(jié)果，使學習設(shè)計不再枯燥３．1程序設(shè)計與系統(tǒng)實施。ＭＡTLＡＢ提供了程序設(shè)計仿真環(huán)境，可以通過編寫代碼完成某些模塊的仿真。同時利用其提供的畫圖功能，可以使人直觀地觀察程序設(shè)計及調(diào)試的結(jié)果。每一步都得十分細心,需要具體到一個小小的標點符號,否則程序就會在調(diào)試中出錯.本設(shè)計中，根據(jù)設(shè)計規(guī)劃包括基帶信號的產(chǎn)生和調(diào)制、加入高斯白噪聲、帶通濾波和低通濾波、相干解調(diào)、計算誤碼率等。本過程使我將學習過但并不熟練的ＭATＬAB軟件重新學習和使用了一下，并通過查閱和引用相關(guān)資料學習使用其相關(guān)的函數(shù)功能。MATＬAB中的畫圖功能是本課程設(shè)計的亮點，將結(jié)果直觀地表現(xiàn)出來。3。2理論模糊造成設(shè)計困難。通過進行設(shè)計我發(fā)現(xiàn)，沒有熟悉的理論知識搞設(shè)計是困難的。在設(shè)計每一步時，必須搞清楚每一步是干什么的,怎么進行，這些都需要理論進行指導。當哪一步不會弄時，我就去查書，將書中的理論細細研讀，這樣通過本課程設(shè)計我又把書中相關(guān)的部分細細看了幾遍,對書中的理論有了更深的認識。因為多次調(diào)試，結(jié)果越來越接近理論情況下的結(jié)果，可見實驗其實就是對理論的驗證.所以，清楚地掌握理論是進行設(shè)計的關(guān)鍵步驟。參考文獻［1]樊昌信，詹道庸,徐炳祥，吳成柯.通信原理［M]．北京:國防工業(yè)出版社,198０：171~260。［2］薛鵬騫.電子與通信電路計算機仿真［M］。北京：煤炭工業(yè)出版社，2003：１1３～144。[3］鄧華．MATLAＢ通信仿真及應(yīng)用實例詳解[M］。北京:人民郵電出版社,200３：9９～1１5．［４］陳懷?。甅ATLＡB及其在理工課程中的應(yīng)用指南[Ｍ］.西安：西安電子科技大學出版社，2002:１46~１８0。［５]張謙．通信系統(tǒng)中MAＴＬＡB基礎(chǔ)與仿真應(yīng)用[M].西安:西安電子科技大學出版社，20１０：85~10９．［6］孫屹.MATＬＡB通信仿真開發(fā)手冊[M］．北京：國防工業(yè)出版社，2005:138~168．［7]王立寧，樂光新，詹菲．MAＴＬAＢ與通信仿真[M]．北京:人民郵電出版社，20００:７4~８6．[8]約翰·G·普羅克斯。現(xiàn)代通信系統(tǒng)的使用MＡTLＡB［M]．西安:西安交通學出版社，2001：95~１２1．[9]陳萍．現(xiàn)代通信實驗系統(tǒng)的計算機仿真[Ｍ］。北京：國防工業(yè)出版社,２003:1７1～260。［10］孫亮.ＭATLAＢ語言與控制系統(tǒng)仿真[Ｍ］．北京：北京工業(yè)大學出版社,2001:64～83。［１1]WilliamAＳhay．UndｅrstａnｄｉngDaｔaCoｍmunｉｃatioｎｓaｎｄNetwｏｒks［Ｍ]：WａｄswortｈＰublishinｇComｐａny，１998:1６２～16４．［12］WillｉａmStallｉｎgｓ。DataandCｏmpuｔeｒCommｕnicationｓ，ＳeventhEｄiｔiｏn［Ｍ]:PｒｅnticｅHaｌl，２0０3:２０1~207?；贑AN總線的ｍodｂｕs通信設(shè)計摘要：CAＮ總線是由德國BＯＳCH公司開發(fā)了的，其主要用于汽車計算機控制系統(tǒng)，而在工業(yè)控制領(lǐng)域較少適用，在工業(yè)領(lǐng)域用的最多的是RＳ４８5總線。CAN總線較ＲS４8５總線具有網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信實時性強,開發(fā)周期短，已形成國際標準的現(xiàn)場總線等優(yōu)點.因此ＣＡＮ總線是比較有前途的現(xiàn)場總線之一,在工業(yè)控制領(lǐng)域代替RS485是有可能的。 為了能簡單地應(yīng)用CＡＮ總線代替RS4８５總線,如果采用比如ＣANopｅｎ等協(xié)議使得設(shè)備變得復雜化，那么有沒有簡單點的協(xié)議？很多做過工業(yè)設(shè)備的工程師都熟悉MODＢUS協(xié)議，在ＲS485總線上跑的最多的協(xié)議就是MOＤBUＳ,如果我們在CAN總線上運行MOＤBUＳ協(xié)議，那么做過RS485的工程師就能很快地轉(zhuǎn)移過來,減少了開發(fā)難度.所以本文就以CAN總線上跑ＭOＤBUＳ協(xié)議為目的對數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議進行設(shè)計。概念：MOＤBUＳ有主從概念，CAN總線支持多主,在這里我們把主機叫做客戶端，從機叫做服務(wù)器.在CAN總線上采用客戶端服務(wù)器的概念。在進行協(xié)議介紹前先對CAＮMＯDBUS進行簡單的介紹。MODBＵＳ：閱讀過MODBUS協(xié)議的人都知道m(xù)odbus有AＳCII和ＲTＵ模式，其中RTU模式用的較多，一個數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)上傳輸我們必須知道包的開始和結(jié)束，在ＲＴU模式中數(shù)據(jù)包是以至少３.５個字符的靜默時間開始和結(jié)束的，如果信息結(jié)束前存在超過1。5個字符以上的間隔時間則出錯.為了檢測這些時間間隔,在程序上將變得很被動。ＡＳCII雖然有專用的開始結(jié)束標志符，但是ASCII需要把一個字節(jié)數(shù)據(jù)傳換為兩個字符發(fā)送所以其效率低。所以還是得采用ＲＴＵ模式，但得根據(jù)CAN總線的特點解決數(shù)據(jù)包開始結(jié)束標志的定義.CAＮ總線：CAN總線的數(shù)據(jù)傳輸是以幀為單位的，一個幀包含標識符、數(shù)據(jù)段CRC等，標識符表示該幀的發(fā)送優(yōu)先級，數(shù)據(jù)段包含實際的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)長度從1到８字節(jié),CRＣ對該幀進行校驗,因為幀中包含了數(shù)據(jù)校驗功能，所以在CAN上跑ｍodbuｓ就不需要再對數(shù)據(jù)進行CＲC校驗。在這里我們看到CAN總線是有優(yōu)先級這個概念,但是沒有出現(xiàn)像ｍｏｄｂus這樣有地址的概念,ＣAN總線上標識符段表示的是該幀的優(yōu)先級,它面向的是數(shù)據(jù)，而mｏdbｕs面向的是設(shè)備,每個數(shù)據(jù)包中都有地址,如果我們把地址放在CAN幀的數(shù)據(jù)段中那么所有設(shè)備都必須接收每一幀,然后對數(shù)據(jù)進行解析，如果網(wǎng)絡(luò)負載比較大的是時候,這對設(shè)備不利。CAN控制器一般都能對特定的標識符段進行過濾，那么我們?yōu)槭裁床荒馨褬俗R符段作為設(shè)備的地址，然后設(shè)備對特定的標識符進行過濾，這樣就減少了設(shè)備的負擔.但是如果標識符段作為目的地址，那么CAN總線上就不能有兩個主機，應(yīng)為ＣAN總線規(guī)定不能有兩個相同標識符的幀同時發(fā)送。既然標識符符不能作為目的地址，那么就實現(xiàn)不了設(shè)備對數(shù)據(jù)的過濾。我的解決辦法是把幀的標識符段分為兩部分，一部分為發(fā)送方地址,另一部分為接收方地址，其中接收方地址在標識符的高端。這樣我們就能通過表標識符段知道這幀數(shù)據(jù)是誰發(fā)給誰的,對于接收方它通過設(shè)置過濾器只接收表識符高端數(shù)據(jù)為自己地址的幀,這樣就解決了CAＮ總線中地址的概念。這個地址還表示的設(shè)備的優(yōu)先級，地址越小優(yōu)先級就越高，接收方地址和發(fā)送方地址就決定這幀的發(fā)送優(yōu)先級。標識符段分為標準幀和擴展幀，標準幀的標識符為11biｔ，擴展幀的標識符為29biｔ,按照接收方地址加發(fā)送方地址的分配方法標準幀的地址范圍為0～31,共計32個地址,如果用擴展幀的來分配地址范圍為０～16383,共計16３84個地址。標識符接收方地址發(fā)送方地址因為一幀最多能發(fā)送8字節(jié)數(shù)據(jù)，因此要發(fā)送超過8字節(jié)的數(shù)據(jù)就必須使用多幀，為了能適應(yīng)多任務(wù)環(huán)境,我們在把幀的數(shù)據(jù)段的前兩自己數(shù)據(jù)用作特殊用途:第一字節(jié)表示幀數(shù)據(jù)的ID,其ｂｉt7為1:表示服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)幀，為０:表示客戶端請求的數(shù)據(jù)幀；第二字節(jié)表示著一幀在這個數(shù)據(jù)包中的相對為位置，其bｉｔ7為１：表示這是最后一幀，因此我們可以根據(jù)這一幀就能計算出此次要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)數(shù),有這兩字節(jié)的數(shù)據(jù)我們就能把一個數(shù)據(jù)包分成多個幀發(fā)送出去,然后在接收方根據(jù)這兩字節(jié)的信息把數(shù)據(jù)包從新組裝。由第二字節(jié)信息我們可以計算出一次能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的大小為1２８*6=768字節(jié)。你也許會問，那個IＤ數(shù)據(jù)有什么用,為了支持多任務(wù)處理，一個客服端可能有多個任務(wù)同時把數(shù)據(jù)發(fā)送到同一個服務(wù)器,這個ＩD就是區(qū)分不同任務(wù)的，客戶端發(fā)送到的時候分配一個空閑的IＤ然后以此IＤ把數(shù)據(jù)發(fā)送出去。服務(wù)器接受到同一個客服端發(fā)來的不同IＤ的數(shù)據(jù)包，那么服務(wù)器就根據(jù)ID的不同分別處理；回復客戶端時把ID的最高位置1,然后發(fā)送回去，客服端收到發(fā)回復后根據(jù)ID把數(shù)據(jù)分發(fā)給對應(yīng)的任務(wù)。一個設(shè)備可以是客戶端也可以是服務(wù)器，還可以包含兩者,那么CＡN接收服務(wù)程序就必須明確接收到的數(shù)據(jù)是自己收到的回復還是別人的請求，因此ID的最高位