基于多點網絡的水廠自動監控系統設計Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works劉 美 俊(湖南工程學院，湘潭411101)摘要針對水廠工作水泵多、現場離控制站距離遠的特點，提出了一種基于MPI多點網絡的自動監控系統的設計方法，分析了系統的工作原理，介紹了系統中數據的采集與處理、主站與從站的通信原理以及系統軟件的設計。由于這種系統的主、從站PLC之間采用MPI網絡通信，具有運行可靠、性能價格比高的特點，所以適用于中小規模水廠的分布式監控場合。關鍵詞多點網絡主站從站監控系統Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ，manyp umpsin o perationa ndth ep umps， farfor mt hec ontrolst ation,th em ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stemb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stemi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and system software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the system is reliable and high cost-efective. It is， suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stem 自來 水 廠 的自動控制系統一般分為兩大部分，一對組態硬件要求較高，投資較大。相對而言，MPI網是水源地深水泵的工作控制，一是水廠區變頻恒壓供絡速度可達187.5 M bps，通過一級中繼器傳輸距離可水控制，兩部分的實際距離通常都比較遠。某廠水源達Ikm 。根據水廠的具體情況，確定以MPI方式組地有3臺深井泵給水廠區的蓄水池供水。水廠區的成網絡，主站PLC為S7-300系列的CPU3121FM，從任務是對水池的水進行消毒處理后，通過加壓泵向管站為S7-200系列的CPU222。這樣既滿足了系統要路恒壓供水。選用Siemens公司的S7系列可編程控求，又相對于Profibus網絡節省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位機組成實時數據采集和監控系統， 這種分布式監控系統具有較高的性能價格比。系統對深水泵進行遠程控制，對供水泵采用變頻器進行恒中PLC的物理層采用RS - 485接口，網絡延伸選用壓控制以保證整個水廠的電機設備安全、可靠地運帶防雷保護的中繼器，使系統的安全運行得到了保行。證。MPI網絡的拓撲結構如圖1所示。1 多點網絡(NWI)監控系統的組成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多點網絡與Profibus現場總線網絡兩種組網方式。Profibus現場總線的應用目前較為普遍，通用性較好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA組成。Profibus - DP型用于分散外設間的數據傳輸，傳輸速率為9.6kbps一12Mbps，主要用于現場控制器與分散1/0之間的通信，可滿足交直流調速系統快速響應的時間要求，特別適合于加工自動化領域的應用;Profibus - FMS主要解決車間級通信問題，完成中等傳輸速度的循環或非循環數據交換任務，適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理層和數據鏈路層，適用于過程自動化的總線類型。
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51單片機驅動步進電機(含電路圖和源程序代碼） 源程序:stepper.c stepper.hex /* * STEPPER.C * sweeping stepper's rotor cw and cww 400 steps * Copyright (c) 1999 by W.Sirichote */ ＃i nclude c:\mc5151io.h /* include i/o header file */ ＃i nclude c:\mc5151reg.h register unsigned char j,flag1,temp; register unsigned int cw_n,ccw_n; unsigned char step[8]={0x80,0xc0,0x40,0x60,0x20,0x30,0x10,0x90} #define n 400 /* flag1 mask byte 0x01 run cw() 0x02 run ccw() */
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微處理器及微型計算機的發展概況 第一代微處理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040為代表的四位微處理機。 第二代微處理機（1973年~1977年），典型代表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微處理機 第三代微機是以16位機為代表，基本上是在第二代微機的基礎上發展起來的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的基礎發展起來的；M68000是Motorola公司在M6800 的基礎發展起來的； 第四代微處理機 以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU為代表， 第五代微處理機的發展更加迅猛，1993年3月被命名為PENTIUM的微處理機面世，98年PENTIUM 2又被推向市場。 INTEL CPU 發展歷史Intel第一塊CPU 4004,4位主理器,主頻108kHz,運算速度0.06MIPs(Million Instructions Per Second, 每秒百萬條指令),集成晶體管2,300個,10微米制造工藝,最大尋址內存640 bytes,生產曰期1971年11月. 8085,8位主理器,主頻5M,運算速度0.37MIPs,集成晶體管6,500個,3微米制造工藝,最大尋址內存64KB,生產曰期1976年 8086,16位主理器,主頻4.77/8/10MHZ,運算速度0.75MIPs,集成晶體管29,000個,3微米制造工藝,最大尋址內存1MB,生產曰期1978年6月. 80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主頻25/33/50/66/75/100MHZ,總線頻率33/50/66MHZ,運算速度20~60MIPs,集成晶體管1.2M個,1微米制造工藝,168針PGA,最大尋址內存4GB,緩存8/16/32/64KB,生產曰期1989年4月 Celeron一代, 主頻266/300MHZ(266/300MHz w/o L2 cache, Covington芯心 (Klamath based),300A/333/366/400/433/466/500/533MHz w/128kB L2 cache, Mendocino核心 (Deschutes-based), 總線頻率66MHz,0.25微米制造工藝,生產曰期1998年4月) Pentium 4 (478針),至今分為三種核心:Willamette核心(主頻1.5G起,FSB400MHZ,0.18微米制造工藝),Northwood核心(主頻1.6G~3.0G,FSB533MHZ,0.13微米制造工藝, 二級緩存512K),Prescott核心(主頻2.8G起,FSB800MHZ,0.09微米制造工藝,1M二級緩存,13條全新指令集SSE3),生產曰期2001年7月. 更大的緩存、更高的頻率、 超級流水線、分支預測、亂序執行超線程技術 微型計算機組成結構單片機簡介單片機即單片機微型計算機，是將計算機主機(CPU、 內存和I/O接口)集成在一小塊硅片上的微型機。 三、計算機編程語言的發展概況 機器語言 機器語言就是0，1碼語言，是計算機唯一能理解并直接執行的語言。匯編語言 用一些助記符號代替用0，1碼描述的某種機器的指令系統，匯編語言就是在此基礎上完善起來的。高級語言 BASIC，PASCAL，C語言等等。用高級語言編寫的程序稱源程序，它們必須通過編譯或解釋，連接等步驟才能被計算機處理。 面向對象語言 C++，Java等編程語言是面向對象的語言。 1.3 微型計算機中信息的表示及運算基礎（一） 十進制ND有十個數碼：0～9，逢十進一。 例 1234.5=1×103 +2×102 +3×101 +4×100 +5×10-1加權展開式以10稱為基數，各位系數為0～9，10i為權。 一般表達式：ND= dn-1×10n-1+dn-2×10n-2 +…+d0×100 +d-1×10-1+… （二） 二進制NB兩個數碼：0、1, 逢二進一。 例 1101.101=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-3 加權展開式以2為基數，各位系數為0、1， 2i為權。 一般表達式： NB = bn-1×2n-1 + bn-2×2n-2 +…+b0×20 +b-1×2-1+… （三）十六進制NH十六個數碼0～9、A～F，逢十六進一。 例：DFC.8=13×162 +15×161 +12×160 +8×16-1 展開式以十六為基數，各位系數為0～9，A～F，16i為權。 一般表達式： NH= hn-1×16n-1+ hn-2×16n-2+…+ h0×160+ h-1×16-1+… 二、不同進位計數制之間的轉換 （二）二進制與十六進制數之間的轉換 24=16 ，四位二進制數對應一位十六進制數。舉例：（三）十進制數轉換成二、十六進制數整數、小數分別轉換 1.整數轉換法“除基取余”：十進制整數不斷除以轉換進制基數，直至商為0。每除一次取一個余數，從低位排向高位。舉例： 2. 小數轉換法“乘基取整”：用轉換進制的基數乘以小數部分，直至小數為0或達到轉換精度要求的位數。每乘一次取一次整數，從最高位排到最低位。舉例： 三、帶符號數的表示方法 機器數：機器中數的表示形式。真值： 機器數所代表的實際數值。舉例:一個8位機器數與它的真值對應關系如下： 真值： X1=+84=+1010100B X2=-84= -1010100B 機器數：[X1]機= 01010100 [X2]機= 11010100(二)原碼、反碼、補碼最高位為符號位，0表示 “+”，1表示“－”。 數值位與真值數值位相同。 例 8位原碼機器數： 真值： x1 = +1010100B x2 =－ 1010100B 機器數： [x1]原 = 01010100 [x2]原 = 11010100原碼表示簡單直觀,但0的表示不唯一，加減運算復雜。 正數的反碼與原碼表示相同。 負數反碼符號位為 1，數值位為原碼數值各位取反。 例 8位反碼機器數： x= +4： [x]原= 00000100 [x]反= 00000100 x= -4： [x]原= 10000100 [x]反= 111110113、補碼（Two’s Complement）正數的補碼表示與原碼相同。 負數補碼等于2n－abs（x）8位機器數表示的真值四、 二進制編碼例：求十進制數876的BCD碼 876= 1000 0111 0110 BCD 876= 36CH = 1101101100B 2、字符編碼 美國標準信息交換碼ASCII碼，用于計算 機與計算機、計算機與外設之間傳遞信息。 3、漢字編碼 “國家標準信息交換用漢字編碼”（GB2312-80標準），簡稱國標碼。 用兩個七位二進制數編碼表示一個漢字 例如“巧”字的代碼是39H、41H漢字內碼例如“巧”字的代碼是0B9H、0C1H1·4 運算基礎 一、二進制數的運算加法規則：“逢2進1” 減法規則：“借1當2” 乘法規則：“逢0出0，全1出1”二、二—十進制數的加、減運算 BCD數的運算規則 循十進制數的運算規則“逢10進1”。但計算機在進行這種運算時會出現潛在的錯誤。為了解決BCD數的運算問題，采取調整運算結果的措施：即“加六修正”和“減六修正”例：10001000(BCD)+01101001(BCD) =000101010111(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 ＋ 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 ＋ 0 1 1 0 0 1 1 0 ……調整 1 0 1 0 1 0 1 1 1 進位 例： 10001000(BCD)－ 01101001(BCD)= 00011001(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 － 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 － 0 1 1 0 ……調整 0 0 0 1 1 0 0 1 三、 帶符號二進制數的運算 1.5 幾個重要的數字邏輯電路編碼器譯碼器計數器微機自動工作的條件程序指令順序存放自動跟蹤指令執行1.6 微機基本結構微機結構各部分組成連接方式1、以CPU為中心的雙總線結構；2、以內存為中心的雙總線結構；3、單總線結構CPU結構管腳特點 1、多功能；2、分時復用內部結構 1、控制; 2、運算; 3、寄存器; 4、地址程序計數器堆棧定義 1、定義；2、管理；3、堆棧形式
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Xilinx UltraScale™ 架構針對要求最嚴苛的應用，提供了前所未有的ASIC級的系統級集成和容量。 UltraScale架構是業界首次在All Programmable架構中應用最先進的ASIC架構優化。該架構能從20nm平面FET結構擴展至16nm鰭式FET晶體管技術甚至更高的技術，同 時還能從單芯片擴展到3D IC。借助Xilinx Vivado®設計套件的分析型協同優化，UltraScale架構可以提供海量數據的路由功能，同時還能智能地解決先進工藝節點上的頭號系統性能瓶頸。 這種協同設計可以在不降低性能的前提下達到實現超過90%的利用率。 UltraScale架構的突破包括： • 幾乎可以在晶片的任何位置戰略性地布置類似于ASIC的系統時鐘，從而將時鐘歪斜降低達50% • 系統架構中有大量并行總線，無需再使用會造成時延的流水線，從而可提高系統速度和容量 • 甚至在要求資源利用率達到90%及以上的系統中，也能消除潛在的時序收斂問題和互連瓶頸 • 可憑借3D IC集成能力構建更大型器件，并在工藝技術方面領先當前行業標準整整一代 • 能在更低的系統功耗預算范圍內顯著提高系統性能，包括多Gb串行收發器、I/O以及存儲器帶寬 • 顯著增強DSP與包處理性能 賽靈思UltraScale架構為超大容量解決方案設計人員開啟了一個全新的領域。
標簽： UltraScale Xilinx 架構
上傳時間： 2013-11-17
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移動自組織網絡（MANET）是一種不需要基礎設施投入的自主無線通信網絡，多個移動設備分布式協同工作，提供必要的網絡通信功能，在傳感器網絡、緊急救援、軍事等領域據具有廣泛的潛在應用。為闡明MANET關鍵技術，首先介紹了MANET的應用場合，然后著重闡明了設計與開發過程中面臨的路由，服務與資源發現，互聯網接入，安全等關鍵問題，這對促進MANET研發具有重要意義。
上傳時間： 2013-10-30
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無線傳感網絡存在關鍵區域節點能量消耗過快，節點能量供應有限以及通信鏈路擁塞等問題，容易造成節點故障和路由破壞。為減小上述問題對網絡傳輸造成的影響，提出一種基于Q學習的無線傳感網絡自愈算法，通過引入Q學習的反饋機制，動態感知網絡的狀態信息，當故障發生時，自適應地選擇恢復路徑，保證數據實時順利傳輸。仿真結果表明，該算法降低了錯誤選擇故障或擁塞路徑的概率，在故障感知、故障恢復和延長網絡壽命等方面，表現出了良好的性能。
上傳時間： 2013-10-26
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提出一種高性能全數字式正弦波逆變電源的設計方案。該方案分為前后兩級，前級采用推挽升壓電路將輸入的直流電升壓到350 V左右的母線電壓，后級采用全橋逆變電路，逆變橋輸出經濾波器濾波后，用隔離變壓器進行電壓采樣，電流互感器進行電流采樣，以形成反饋環節，增加電源輸出的穩定性。升壓級PWM驅動及逆變級SPWM驅動均由STM32單片機產生，減小了硬件開支。基于上述方案試制的400 W樣機，具有輸出短路保護、過流保護及輸入過壓保護、欠壓保護功能，50 Hz輸出時頻率偏差小于0.05 Hz，滿載（400 W）效率高于87%，電壓精度為220 V±1%，THD小于1.5%。
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由于無線傳感網絡是一種能量和資源都有限的網絡，為了更好的延長無線傳感網絡的生命周期，本文對無線傳感網絡路由協議中的leach協議進行了深入的分析，探討和仿真。并在這個協議的基礎上，對簇頭的選擇提出了改進。在OMENT++平臺上進行了多次的仿真測試，對不同的基站位置這個參數進行了仿真且對比。通過仿真對比發現，新改進的LEACH協議能夠很好降低功耗，延長網絡壽命，達到了設計的要求。
上傳時間： 2014-05-26
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很多不同的廠家生產各種型號的計算機，它們運行完全不同的操作系統，但TCP.IP協議族允許它們互相進行通信。這一點很讓人感到吃驚，因為它的作用已遠遠超出了起初的設想。T C P / I P起源于6 0年代末美國政府資助的一個分組交換網絡研究項目，到9 0年代已發展成為計算機之間最常應用的組網形式。它是一個真正的開放系統，因為協議族的定義及其多種實現可以不用花錢或花很少的錢就可以公開地得到。它成為被稱作“全球互聯網”或“因特網(Internet)”的基礎，該廣域網（WA N）已包含超過1 0 0萬臺遍布世界各地的計算機。本章主要對T C P / I P協議族進行概述，其目的是為本書其余章節提供充分的背景知識。 TCP.IP協議 縮略語 ACK (ACKnowledgment) TCP首部中的確認標志 API (Application Programming Interface) 應用編程接口 ARP (Address Resolution Protocol) 地址解析協議 ARPANET(Defense Advanced Research Project Agency NETwork) (美國)國防部遠景研究規劃局 AS (Autonomous System) 自治系統 ASCII (American Standard Code for Information Interchange) 美國信息交換標準碼 ASN.1 (Abstract Syntax Notation One) 抽象語法記法1 BER (Basic Encoding Rule) 基本編碼規則 BGP (Border Gateway Protocol) 邊界網關協議 BIND (Berkeley Internet Name Domain) 伯克利I n t e r n e t域名 BOOTP (BOOTstrap Protocol) 引導程序協議 BPF (BSD Packet Filter) BSD 分組過濾器 CIDR (Classless InterDomain Routing) 無類型域間選路 CIX (Commercial Internet Exchange) 商業互聯網交換 CLNP (ConnectionLess Network Protocol) 無連接網絡協議 CRC (Cyclic Redundancy Check) 循環冗余檢驗 CSLIP (Compressed SLIP) 壓縮的S L I P CSMA (Carrier Sense Multiple Access) 載波偵聽多路存取 DCE (Data Circuit-terminating Equipment) 數據電路端接設備 DDN (Defense Data Network) 國防數據網 DF (Don’t Fragment) IP首部中的不分片標志 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 動態主機配置協議 DLPI (Data Link Provider Interface) 數據鏈路提供者接口 DNS (Domain Name System) 域名系統 DSAP (Destination Service Access Point) 目的服務訪問點 DSLAM (DSL Access Multiplexer) 數字用戶線接入復用器 DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) 直接序列擴頻 DTS (Distributed Time Service) 分布式時間服務 DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol) 距離向量多播選路協議 EBONE (European IP BackbONE) 歐洲I P主干網 EOL (End of Option List) 選項清單結束 EGP (External Gateway Protocol) 外部網關協議 EIA (Electronic Industries Association) 美國電子工業協會 FCS (Frame Check Sequence) 幀檢驗序列 FDDI (Fiber Distributed Data Interface) 光纖分布式數據接口 FIFO (First In, First Out) 先進先出 FIN (FINish) TCP首部中的結束標志 FQDN (Full Qualified Domain Name) 完全合格的域名 FTP (File Transfer Protocol) 文件傳送協議 HDLC (High-level Data Link Control) 高級數據鏈路控制 HELLO 選路協議 IAB (Internet Architecture Board) Internet體系結構委員會 IANA (Internet Assigned Numbers Authority) Internet號分配機構 ICMP (Internet Control Message Protocol) Internet控制報文協議 IDRP (InterDomain Routing Protocol) 域間選路協議 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineering) （美國）電氣與電子工程師協會 IEN (Internet Experiment Notes) 互聯網試驗注釋 IESG (Internet Engineering Steering Group) Internet工程指導小組 IETF (Internet Engineering Task Force) Internet工程專門小組 IGMP (Internet Group Management Protocol) Internet組管理協議 IGP (Interior Gateway Protocol) 內部網關協議 IMAP (Internet Message Access Protocol) Internet報文存取協議 IP (Internet Protocol) 網際協議 I RTF (Internet Research Task Force) Internet研究專門小組 IS-IS (Intermediate System to Intermediate System Protocol) 中間系統到中間系統協議 ISN (Initial Sequence Number) 初始序號 ISO (International Organization for Standardization) 國際標準化組織 ISOC (Internet SOCiety) Internet協會 LAN (Local Area Network) 局域網 LBX (Low Bandwidth X) 低帶寬X LCP (Link Control Protocol) 鏈路控制協議 LFN (Long Fat Net) 長肥網絡 LIFO (Last In, First Out) 后進先出 LLC (Logical Link Control) 邏輯鏈路控制 LSRR (Loose Source and Record Route) 寬松的源站及記錄路由 MBONE (Multicast Backbone On the InterNEt) Internet上的多播主干網 MIB (Management Information Base) 管理信息庫 MILNET (MILitary NETwork) 軍用網 MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) 通用I n t e r n e t郵件擴充 MSL (Maximum Segment Lifetime) 報文段最大生存時間 MSS (Maximum Segment Size) 最大報文段長度 M TA (Message Transfer Agent) 報文傳送代理 MTU (Maximum Transmission Unit) 最大傳輸單元 NCP (Network Control Protocol) 網絡控制協議 NFS (Network File System) 網絡文件系統 NIC (Network Information Center) 網絡信息中心 NIT (Network Interface Tap) 網絡接口栓（S u n公司的一個程序） NNTP (Network News Transfer Protocol) 網絡新聞傳送協議 NOAO (National Optical Astronomy Observatories) 國家光學天文臺 NOP (No Operation) 無操作 NSFNET (National Science Foundation NETwork) 國家科學基金網絡 NSI (NASA Science Internet) （美國）國家宇航局I n t e r n e t NTP (Network Time Protocol) 網絡時間協議 NVT (Network Virtual Terminal) 網絡虛擬終端 OSF (Open Software Foudation) 開放軟件基金 OSI (Open Systems Interconnection) 開放系統互連 OSPF (Open Shortest Path First) 開放最短通路優先 PAWS (Protection Against Wrapped Sequence number) 防止回繞的序號 PDU (Protocol Data Unit) 協議數據單元 POSIX (Portable Operating System Interface) 可移植操作系統接口 PPP (Point-to-Point Protocol) 點對點協議 PSH (PuSH) TCP首部中的急迫標志 RARP (Reverse Address Resolution Protocol) 逆地址解析協議 RFC (Request For Comments) Internet的文檔，其中的少部分成為標準文檔 RIP (Routing Information Protocol) 路由信息協議 RPC (Remote Procedure Call) 遠程過程調用 RR (Resource Record) 資源記錄 RST (ReSeT) TCP首部中的復位標志 RTO (Retransmission Time Out) 重傳超時 RTT (Round-Trip Time) 往返時間 SACK (Selective ACKnowledgment) 有選擇的確認 SLIP (Serial Line Internet Protocol) 串行線路I n t e r n e t協議 SMI (Structure of Management Information) 管理信息結構 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) 簡單郵件傳送協議 SNMP (Simple Network Management Protocol) 簡單網絡管理協議 SSAP (Source Service Access Point) 源服務訪問點 SSRR (Strict Source and Record Route) 嚴格的源站及記錄路由 SWS (Silly Window Syndrome) 糊涂窗口綜合癥 SYN (SYNchronous) TCP首部中的同步序號標志 TCP (Transmission Control Protocol) 傳輸控制協議 TFTP (Trivial File Transfer Protocol) 簡單文件傳送協議 TLI (Transport Layer Interface) 運輸層接口 TTL (Ti m e - To-Live) 生存時間或壽命 TUBA (TCP and UDP with Bigger Addresses) 具有更長地址的T C P和U D P Telnet 遠程終端協議 UA (User Agent) 用戶代理 UDP (User Datagram Protocol) 用戶數據報協議 URG (URGent) TCP首部中的緊急指針標志 UTC (Coordinated Universal Time) 協調的統一時間 UUCP (Unix-to-Unix CoPy) Unix到U n i x的復制 WAN (Wide Area Network) 廣域網 WWW (World Wide Web) 萬維網 XDR (eXternal Data Representation) 外部數據表示 XID (transaction ID) 事務標識符 XTI (X/Open Transport Layer Interface) X/ O p e n運輸層接口
上傳時間： 2013-11-13
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思科路由與交換設備實驗指南中的第二章實驗一
上傳時間： 2014-12-29
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