Profinet周期幀實(shí)例解析

1、PROFINET過程數(shù)據(jù)報(bào)結(jié)構(gòu)F圖展示了一個 PROFINET周期性過程數(shù)據(jù)報(bào)的一般結(jié)構(gòu):DestiryillcnSclfcg vacsodr&sfiFrancIdtTSDU * Padding L&mft 酗-I MO2UU Status此結(jié)構(gòu)基于使用 VLAN標(biāo)簽的第二層以太網(wǎng)幀。當(dāng)每個 PROFINETIO設(shè)備和 PROFINETIO 控制器發(fā)送 VLAN域的時候，有可能被中間的網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)移除掉。分析報(bào)文的時候這個需 要考慮到。C_SDU域包含需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。帶VLAN的以太網(wǎng)幀的最小長度是64字節(jié)，如果C_SDU域的長度小于40字節(jié)會自動填補(bǔ)。APDU狀態(tài)域包含周期計(jì)數(shù)

2、和額外的狀 態(tài)字節(jié)。C_SDU由兩種類型的數(shù)據(jù)組成:IO數(shù)據(jù)對象IOCS對象每個數(shù)據(jù)項(xiàng)與一個特定的子模塊相連。IO數(shù)據(jù)對象包括過程數(shù)據(jù)和子模塊的相關(guān)IOPSIOCS對象僅僅包含子模塊的IOCS個 C_SDU常常包含多個對象。在C_SDU中的過程數(shù)據(jù)的實(shí)際位置已經(jīng)在連接開始的時候的RPC Connect Service中被參數(shù)化。在兩個相鄰的項(xiàng)目中可能被插入額外的填充值。數(shù)據(jù)項(xiàng)的結(jié)構(gòu)由下圖展示。通常IOPS和IOCS的長度為一字節(jié)。Process DataIOPS解析示例下面通過一個例子描述整個過程數(shù)據(jù)報(bào)的解析過程。解析的幀是一個輸入IOCR提取結(jié)構(gòu)信息第一步要從 RPC Connect Ser

3、vice中分析出需要的結(jié)構(gòu)信息。通過 WireShark很簡單就能完 成。下圖展示了 RPC Connect Request和需要被用來解析一個 In put IOCR報(bào)文的部分。紅 色框住的是In put IOCR的描述，包含了幀ID和在C_SDU里面的數(shù)據(jù)項(xiàng)的偏移值。 相關(guān)的 過程數(shù)據(jù)能從黃色框中的 Submodule Requests提取。+ f Thr n#T it |時嶼 fl 母 *.2 i *X« 2 (00 a? k? :? j :40! 4a> psi!?4 ?« 昭 如：聊丙2：24：井：碼打+ Internci Pratocal Grsinri

4、4 ire: 1401 XSJ-OlI C1M-15B.Q. 1> B Dsi: 197. IfiE. a. 2 (LW. IBS-0.2啊 已町 MTflfrriin f<XC0CQ1 Mt *0fl CUP. MtjT &l5tributrd ConL'ting Fwirwiiift ftefra-e Freicedure CS-11 rDTIF RPCj Rcjeiit, 肆卑；G. Serial： D, Frag: 0. FragLe-n： JL-ld -PTOFIMET IO, Connectop«ri.t1on; ccifri4c.i (0Ar

5、q-5F*ax"i njH-： 4176*rgsLenii： AUk MHFlf ： rPAH : 1170 fc &ffG«K : 04 £i J: 4J4(-An-clcKkr-eq iociH5irgl#B 亍曲即百門hac '00:02 :a?21 彌 站 滬訶飛 山低醃02. ls“i:1ori：tonr£i'ner更 Al"aCIMMeieldRB：畠1 tR”. "皿社口：1 ” Hffie上3 ltErf:lOjc© LjerKgMTjttltCHzX'lXl” LixmIjI

6、Kg10Jrel50LiTLEZtsLriftxJisdh Jijrfh=1*huTisbi.o. i1C9.0'. JNIO Chfb«4 C«m*rr rflsqilSr b Alfli'lGCeq A.lAr<bM124192. ICS. 0.2193.1M. 0.1IU-CR1212 匚HfrCt fKpee, or , iPBlCKZnei. ICC144.CBIMM<D5O1OJ. L«ft.仇 1lfl2. IM. 0. 22W writii roiMsE p IMurltoltHfididfir,154 鉗:>r

7、杓 nwijl? J?19?.a.1WNIO-CI*?CI6 hr 1t*#$>)詆童 z, Towrqt電p1百4.fiM12553Ci132-160-3.1192.16aG-2Fwra-cwtarite- request, 10-nwriteRe匚一丄上出廠.誇pi17i2a«. >.2193-10,1呻如廿茁建叩1認(rèn)腳利“卄.11“卿網(wǎng)珂1知応飢人】1弧1鉤N刑HCF3<i kritcn iflWriitiBRcawc40er . Api19e 14B.4. 2192,163,0,1刑IQT：產(chǎn)K樂町 1t色 r?5p"ns*= . <：<

8、;,:QUi-TeFH'Fflder4.4»«15M肌丄丄 91.1U.0.2Ria-cj*JIA nr He l Efiu-iiiit s ivwrjoker. Apl工工4.4391il9>9Q2O1口1.若區(qū)k P. fM7 , IM, 9UiWYlt704 wr it a- rsspens-a L li-k. , lODwr i t af «-&H£-asr23i 962*B6?C192 16*. 0.2=»miO-CK211 isr It* r«|i#5C . IdWF -iT'ti., 叩 1

9、J31.1虬血eriio *Ci*Z0* hr 1 E p tipdfiae. <XS 1ODWT 1TizRriHcadcT2J«!<!U 価'1. 1坤 16S 0.?EHOYPr211 wril'E：# r«4MSC t- «MrIt» Apt2?4 fiW9-14)84JCi191-160. X2192.1U.0.1=MIO-Cir20<p Mir ite reapanse. 0<B OMr iteKEsHeader23取泗2同冊1純邸 9,1J92 - lW+Cf+刑 ICI"OZJ'

10、hrit* rMiHJSC , Jci, *pi294. O19-25<11知応氛兒2192.1. 0 1=WIQ-<F昶麻軸Li t m I =S j>-ri£t C<200*- i:CF.P Flln: Laiiax* Eqpwov?. dawIi± F-jtw 4: MMJ tiytci. cli vlra (4I2B bits), cn byt tLJjtuEd (.iVJB bleJF""5eftETackBe: e-utpii* SR. Hi=t:CJxbB LenziU, FraireZD：'J>i.f

11、fffI : _3cL:331 Ratio: It, bne:l Pli :1b 1 邛電CTiSflS<Jb«4L I eft ICKkfi:Subnsdk les ；4I- E網(wǎng)電磯的純IXkA電竿 4P1§ ；14覘吸札1鮭江-匚xpa匚irigE&ubnxflL'ImElxkllEiq: APIs :1SubnadLlas :14<>5M0WB-yM-J-Tiil-WOc-<OJ25OiF.i'i. <untrN4i： 0;4: : 21 rM:M. COhcrAlR«f IOndt MvHUK：M;4

12、2sl2:24:2e：Hii2 Dfi檔 1血 博E im開始解析需要創(chuàng)建一個包含所有數(shù)據(jù)項(xiàng)偏移值的列表。這些信息從IOCR Block Request中提取。在本例中我們主要關(guān)注In put IOCR 幀中幀ID是0x8000。Output IOCR幀ID必須從RPC Connect Response幀中提取出來，Output IOCR幀ID由設(shè)備分配。下圖展示了期望 的 In put IOCR 的 IOCR Block RequestFilter: | dcerpcExpression.* Cl tarNo,|PcxtiTime| Source|Oestination84*67735440

13、0192.168,0.1192.168.L24.684605070192.168. 0. 2192.168.144.6868663O192.168,0,1192.168,fl Ld廠 ncfiim 廠 c-n m-廠ntryiai rwh廠 nki Array: Max: 4176t offset: 0, size: 4240 AR01ockReq: IOCARS1ngle, session:2, mac:00:02:a2:21:90:5a5 Port:l+l Al ar ncRE 1 ockRq: Al arm cr , lt :1 TFacxor: 15 rex ri e$: J, Ref

14、:A IOCRB1ockReq: input CRt Ref :0x5, Ln:0f FrameiD:0x8000, clock:審S Bio匚kH電3用電： TypeiocRelockReq t Length=86 C+4)5 ver si on=l.0 lOCRType: input CR (0x0001) IOCRReference: 0x0005LT： 0x8892S iOCRPropertles: 0x0000000232Reducti onRati o: 16Phase: 1Sequence: 0FrameSendCffset; O?cffffffffvatchdogFa匚tor:

15、 3DataHoldFacior: 3iocRTagneader; OxcOOONumberofAPis: 1l-l API: 0x0, NumberOf IODat aob jcts ; 5 Numberof IOCS ; 1 API： 0x00000000NumberofiCDaxaobj ecxs: 5+1iODataob j ect:51Ot:0x0,subslot:0x1 Frameoffset: 17ElIcDat aob j eel:slot：0x0,5 u b S 1 OT :0x8000Frameoffset:IB1+1lODax aob j ect:51 OT :0X0,s

16、ubslox :0X3001Frameoffset:19+iooax AOb j ect:sl ot:0x0,subslOT:0x8002Frameoffsex:20+iODataob j ect:51Ot:0XlTsubslot:0x1 Frameoffset: 0NumberofIOCS:1田IOCS : 51 OT :0x2 subs lot:0x1 Frameoffser;210 iocrbIocKReq: output cr, Reriuxo, Len：40, FrameiD：uxTTTT, clock: 根據(jù)上面的信息，我們創(chuàng)建了下表。C SDU OffsetKi nd Api S

17、lot Subslot Len gth of Data Len gth of Item0IO Data00x00010x000117IO Data00x00000x000118IO Data00x00000x800019IO Data00x00000x800120IO Data00x00000x800221IOCS00x00020x0001-現(xiàn)在所有的偏移值都知道了。下一步就是提取各項(xiàng)的大小。這些長度能從ExpectedSubmodule Blocks描述的子模塊中提取出來。第一個 Expected Submodule Blocks由下圖展 示：dcrfpc創(chuàng)TKFt53iDn- . Cbsr

18、 A' ' ly Sff¥t帕Ipvt kntISomcbbmrUQhIfD&CQLTP 由 Ikifv2d151S： 56© bytes on wire U5285G6 bytes cupturec (,-538 bits,>Ftl Ethernet IIB Stc: Hi lscfier_21:90:9a (.00:02 :a2:21:90:9aJ . Dst: Hi 1 scberJ4:2e:4Z Q00:02:a2:24 :2e:42 U incarnGL ptolocq! version 4. src: 192.16S 0l. (19

19、2.168 0 1) r dst: 192 丄呑密0工(192 丄 E0O .2) 3 User Datagrajiii Protocal, Srt Part: cap (1026J B Ost Port: profi net-cm (14M4)0 Distributed ewipurlng Errvlreminent / Remote Procedure call Cdle RPt) Request.石Eq; 0 serial: cP Fr El propinet xo. conncciLap#rat"io>n: fcyinpct (0Argsaxi huhti: 417&#

20、174;Ar qsLength: 424ffl Array:； Mass 41?6b OFtet: 0, 512e：S 424ill AA&lGckFLq:事岀舌恤“：釘 MAC 00:02 : a2;21:9O:9d( Purl :0m S892 p 5 tat ion: control 1 erH AlarirCRBliockiReqi Al firm CRj LT-OxSBJj TFactor :1 p Retries 3T Ref :0x0k Len:200 Tag zOcOOO/OxaAOO ffl KKRBl&ckficq: input CR. Ref ：cx5i

21、iLeni：4QP Framei0；ox6OQDt GudcTE車 Raviq; Phase: 1 Apissl 田 l0CRBlpckReq£ Output CR, Ref： 0x6 R l 質(zhì)FrcIDzOnf FFF , clk：32 RaXpQ；®. Ph«e ;1 apis ：1IH Expecteri5ubinociu ieB lockReq: APT5：1 , 5nbmodu les ：4f-i el ocLheader : Type-£xpeccedsubmodulesl ockReq, LengLti-74 f+碼).vrsl on-J

22、L. 0MuirberOf APIs： 1*PI: ori slot:oxo. idemuirtser-oxi201 PiropertiessMO submdulesM 4PI： OKDOOOOOOOSi t H ufflbr : 0x00 DC潭Qdu1eidentNumber: oxCWOT1ZQLKodu 1 eProperti es: OkO-ODOunt9 e rCT Sub modu 1e5 : 4Ed utHiuaule: Subi.lot:OkI p idtiriL :Om1200 Proper t0x0Subilothu*mb«r s 0x0001sybffodul

23、eidcntMinber s QxaowiZQOg 5ubmQ4ulfiPrw«rti«5 ； OxOOQOffi DatsDescript-ion: inpurt, 5utxnodn 1 eDataLength: 0P LengthT0C5： 1. uflLengthlOPS： 1El sutnDGule: subs 1 oi ：OxSD«J. icenL：O)LL20|l prope匸 1 es: 0x0Sui bs 1 ot rHuinbe : OxAO-OhCsubmoduleiderttMjmhcr: oxo0001201H submodultiPro0

24、«iri1«s : 0x00QOS nmtar>scription: Input, 5ufcmejdn 1 FBaitaLngth: 0p i i?rigthr<X5: 1 > uBL#-ngthJOP: 1H Subm&dui'e: subs!crc;0x8001. ident ; 0x1203 ProperrieszoxoSubsilotfHumber : 0x6001Sui b modu 1 e Tdent humbe r: 0x0 0001202LH ubuuclule Proper ties: 0x0000IB D4ir>D

25、#ser<ption: Tripurt5ubnodu 1 #DataL#ngth: 0? L#ngthT<3CS:uiflL#ngthlOPS: 1Sutslotumber； Cx#002hi &utrt&duie: subslocoxBDO?, icem s0x1203 propeni«:oxoSuhrodul TdentMimher: ()x： 0i：0120 3i* subt'OdulfPr operiMa: oxoOoc| 田 PataDes匸i pti un ： Triput 1 Subtnodu I eDataLehgth: 0, Le

26、nt hIOC£ 1 , ufiLeht hTOP£: 1TTlxpecr«hudkxjuich>ocKK«q:3!L, bumoauies:iid Lxpec»dsubfnodul«BlackR«q：ub<iiudul«i ：1從這些信息中我們能得到API 0和Slot 0數(shù)據(jù)項(xiàng)的長度。這邊導(dǎo)入指針是為了檢查正確的數(shù)據(jù)描述元素。每個子模塊都能分配一個輸入數(shù)據(jù)描述Input-Data Description和一個輸出數(shù)據(jù)描述 Output-Data Description。對于 In put IOCR

27、來說 In put Data Description 和 10 Data 有關(guān)， Output Data Description 和IOCS項(xiàng) 有關(guān)。Output IOCR反之亦然。在示例中所有的 第一個 Expected Submodule Block的子模塊有 0個輸入數(shù)據(jù)，1字節(jié)IOPS和1字節(jié) IOCS(IOPS/IOCS長度通常為1字節(jié)。)C SDU OffsetKi nd Api SlotSubslotLen gth of Data Len gth of Item0IO Data00x00010x000117IO Data00x00000x000100 +118IO Data00x

28、00000x800000 +119IO Data00x00000x800100 +120IO Data00x00000x800200 +121 IOCS0 0x00020x0001-我們用剩下的 Expected Submodule Blocks信息完善表格:Fi tea : dcepc勺 BsresMcn. Ctear Mi-i .Sajf&glart ilueliBLraE| 口|Fh3cal|lrnq 帕陽"1w Frave B- 566 Isyres on ».1re C528 t>1cs)P 5-66 byres cap(yr«l C452

29、S btis)ft Ethernet II. Src: Hl lsdter_21:90:9a (0HDjO2:a2:21:90；. tot: Hl lscher_24;2e:42 (00:02:a2:24:2B：4ZJiP I nt «r net Protocol Version X Src: 192.16B. 0.10.1. Ot: 102.1«£l.O.2 (102.16. 0.2)也 則尊*1廠 D宙rsiqrai價(jià) Pror&rcl j. Src P口廠t1 ： rap flDJC , Dsf port: piro'Fir.pt-cni (

30、TH號&*)bt Dlsrri buTzed catnpurlnq Etwiromenr / Resoce procedur e 匚al 1 fDCE/upcrRequesz r set;: 0, ser 1 al i Opi Frag : On Fraie mtofiimlt i-o, connectopadLt i筒：CQFf-iet CO)ArgrsMaxfuum：: 4176 ArgsLemjrhi： 424jj Array : max: 4176r offser : 0 ( size: 424jj AftB-iackHeq: T©CA«£lngn

31、釘 S«1om：2, MAC：00:&2:a2:2i：90：aB Ptri ：Ok8«52» StatlGnlCdrurol ler n AlirnCWlotkR«q; ilarm CR* L1N0耳8曲2申 TTittorsli 恥ticd.恥仁仙 LfiiR；200 TAg;OxtOGQyOx«0(Kl' togk Block Req: input CR. Ref ： 0x5 Len：40ri FraraelDiiGxaOOO- Clock; 32 i Ratio:lB phase:! APlsrl ±j IGCi

32、RElDckfteq: output CK . Ref zascb, LenD., FramelDtzOxffff B Clock: 32 , Raticzlg, Phase:1 APIs: 1 jj 左屛p»e 匚tEdfaubiKiMLiTEisTtJtlcitqt 更PJisti ” 雷 ufeiulun es 旦 E K|>«utnodu I1 OCkR«q: 如 1$: 11 &s: 1elockHeaer : Typt-ExpcctediiibBQctuil cBlockiREg4 Length-32(M>i VErsion-liO

33、 MunberpfAPI?: 1-i API: O. slor :Oxl. I dent Number iDxl Fr ope rt 1 es: OxO 5u bmodlu 1 e s: 1 OjcOOOOOOOO51 at Im umibf r; OkOOQIModuli el dentNumber: OxOOODOOdlMc-dul eP roperti es: OxOOM rofsijbjMdul 電兮!1sutiiwcltile? subsloc ；0xl,protwrxiessOxlSubslothumber; OxMGISub nodu 1 el:iEritAijnit: er:

34、DxGsjOCOO-LIl|± iiubnodulePropertl e5 i DxOU 321± DaTaDfiscrlprlant inputs ubMadulalengrh! 16, LwigThKKS! 1 p ufiLcingrhlCiS! 1日 E-l ackHiad?r : Type-EMpCted5ub«Ddul eBlockREqB Ir V?rsi onI 0iMuiberOfAPIs: 1d AFiz oB slot：0x2s iderthumberiOmXI properties:&x<jAPIE DXOOOOOOOOSlGT

35、hun-Der ： DkOOO?Modu 1 eTdert Number; CxOOOCKJOllMcdu 1 eP r ope11 es:. OaOO-JOHumbe rofsubiTDClul es s 1S SiufcniBriijle! Sublcrr ：0xl+ Idfmt ：oxii Prflip&rTiesrOKJ5ob51orhurt)cr: OkOOOISubmcdu1eldertNumber; 0000OOGllE SubnoduIPrupeli暑凸住 OmOOOIis actacrlptioH： ourpiurc , sinbduli toil： u.: 14 &

36、#187; LTigthixsi 1, yaLtnrhioPS: 1完成的表格：C SDU OffsetKi nd Api SlotSubslotLen gth of Data Len gth of Item0IO Data00x00010x00011616 + 117IO Data00x00000x000100 + 118IO Data00x00000x800000 + 119IO Data00x00000x800100 + 120IO Data00x00000x800200 + 121IOCS00x00020x0001-1這表格包含了一些零數(shù)據(jù)長度的 IO Data。這些IO Data對象

37、表明了在 PROFINET中，一個 沒有任何過程數(shù)據(jù)的子模塊都被認(rèn)為是一個有0字節(jié)長度過程數(shù)據(jù)的輸入子模塊In putSubmodule。解析過程數(shù)據(jù)報(bào)最后一步是用上文創(chuàng)建的表格解析過程數(shù)據(jù)報(bào)。下圖展示了一個In put IOCR的特定數(shù)據(jù)報(bào)。為了正確的選擇解析不僅 Frame ID需要加入計(jì)算，而且數(shù)據(jù)報(bào)的 Mac地址也要加入計(jì)算， 因?yàn)樵赗T Mode下同樣的Frame ID可能被不同的設(shè)備用到。 下圖中，幀# 106被選擇用 來分析。彳 Dtpressi妁沖冇孑 Sa'ENOrJort |Tji>ISOuCijDMUneUcrIPFaioal|Lg |- faJL JJL

38、r XVU-rUT-r XU r L10i4. 7746&54JOHilscher_21：90：9aHilscher_2432C：42PN10MRTCZiID：106<.77775®3BCKllitfHJr_24：2ftr42HflSdKf_21J9Q;FNIO64HTC2 .1073 B 7B379Z®0192,161.0.2192,160.0.1PNXO-GW174 Ccntirol 108192>X6B<0,2192+16B.0.1PNIO-G*174Control109卻一 7BSSaS5i5Oigj.itB-O.i0. 2PNia一匚警1

39、74Control r110.-li rrlHi 1 Scher21：so：yaHllSCher24：2e：nzPH丄064RTC2 .ID：1114. ；9i7 5aS10n11 sdier24!2e：42vllsdwr2L：90：JlPN1DMRTC2.ID：1124.80SS4 9100Hfltcbftr21：90 IftaHfUcharZ4!2«2PNIO64WTC2 .HI：113Hllsch-fi-r24z2a:42Hilschar21：9kPNIO64RTC2 ,ua勻.S?5d68tnnil scherHl Is匚11目廠PNia64RTF?,ID：11 sH-i 1

40、 sciher24i2e:42HiIschEr21: 90: 9 aPNia64RTC2,IB：I Frflir *4 byres txi *1rr fsi? bits), 3 byre? capTurcd (51 ? hir$J Ethernet u. sri； h1 lscher_?4 ：2e；2 WQ：Q2;d2 ；24 門缶佗)】osr; Hllsther_21 ；9C;9a (00:0221 ;90：9a) Z 0U2.1-Q V1 riual LAN, PFU；獨(dú) CFl； Q. IO： 0t prc FINE- uyili 匚 Real -Ttie , RncZ , ID: 0x

41、8000 . Len : 4 口* Cyc le z 11264 ； Vai i d H Fr imary. O. R.ur : 壬 DatdTaTuS.: 0x3 & (Fra'B&i '. a t i d and Primary, Prtj jl dsr: Olc Arid ftuPiJPROFTNET TO tytlit SbEtm D航3 Writ： M byt昨oooo001000200030藍(lán)色標(biāo)記的部分是包含實(shí)際過程數(shù)據(jù)的 到如下數(shù)據(jù)：C_SDU部分（包括填充）?；谖覀兊谋砀窨梢蕴崛ser M-ia 口ncliurg gap and RTCPa

42、ddlng)s J9 byres 屮 undecocliGd Midi 40 bytesC SDU Offset Kind Api Slot Subslot Length of Data Length of Item Data Status(IOPS/IOCS)0IO Data00x00010x00011616 + 10x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x00 0x000x10 0x01 0x00 0x00 0x00 0x00 0x8f 0xff0x8017IO Data00x00000x000100 + 1-0x8018IO Data00x00000x800000

43、+ 1-0x8019IO Data00x00000x800100 + 1-0x8020IO Data00x00000x800200 + 1-0x8021IOCS00x00020x0001-1-0x80狀態(tài)值0x80表示相關(guān)的過程數(shù)據(jù)對于IO Data對象是有效的。對于IOCS對象，它表明相關(guān)過程數(shù)據(jù)的“消費(fèi)者”在使用這個數(shù)據(jù)。（這個相關(guān)的過程數(shù)據(jù)發(fā)送方向相反，因此不 是IOCR的一部分。換句話說，這個例子中Slot 0x1 Subslot 0x1是一個輸入子模塊In putSubmodule， Slot 0x2 Subslot 0x1 是一個輸出子模塊 Output Submodule。）備注PROFINET過程數(shù)據(jù)交換包括了一些額外的限制，設(shè)備必須遵守這些限制來確保適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù) 交換：一些現(xiàn)有的 IO 控制器（例如 S7-300，S7-400）從 RPC Application Ready