現(xiàn)場總線總結(jié)

1、河海大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息學(xué)院（常州）課程總結(jié)報(bào)告題 專業(yè)、 授課班號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成時(shí)間學(xué)號口.現(xiàn)場總線課程總結(jié)2011 年 12 月 28第一章：概述、現(xiàn)場總線基本概念1、現(xiàn)場總線的基本概念(原始思想)用一個(gè)開放的、互可操作的、多點(diǎn)的數(shù)字通信系統(tǒng)代替已使用很久的420mA 標(biāo)準(zhǔn)。( 4-20mA 信號是國際通用標(biāo)準(zhǔn)信號，是連接儀表、變送設(shè)備、控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)采樣設(shè)備的一種標(biāo)準(zhǔn)。與此相對應(yīng)的信號有： 10mA 、0 5V、 0 10V 等 )2、現(xiàn)場總線的由來：1、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)2、3、4、5、直接數(shù)字控制系統(tǒng)； 監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)； 集散控制系統(tǒng)； 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)( Field

2、Control System )?，F(xiàn)場總線的定義1、現(xiàn)場總線的定義：(1)、2)、3)、4)、5)、6)、對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性系統(tǒng)可靠性；安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置之間的數(shù)字式、雙向、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。是一種用于底層工業(yè)控制和測量設(shè)備，如變送器(transducers)、執(zhí)行器(actuators) 和本地控制器(local controllers)之間的數(shù)字式、串行、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線?，F(xiàn)場總線是一種串行的數(shù)字 數(shù)據(jù)通信鏈路，它溝通了生產(chǎn)過程領(lǐng)域的基本控制設(shè)備(現(xiàn)場設(shè)備)之間以及更高層次自動(dòng)控制領(lǐng)域的自 動(dòng)化控制設(shè)備 (車間級設(shè)備) 之間的聯(lián)系，

3、 現(xiàn)場總線一般應(yīng)被看作是一個(gè)系統(tǒng)、 一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)， 它應(yīng)用于現(xiàn)場測量和 /或控制目的。2、現(xiàn)場總線的特點(diǎn)開放性；互可操作性與互換性； 現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 ；(7)、(8)、(9)、3、現(xiàn)場總線與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)區(qū)別信息一致性； 經(jīng)濟(jì)性； 易于安裝維護(hù)。2)3)實(shí)時(shí)性 ; 環(huán)境適應(yīng)性和安全性 ; 額外開銷 ; 邏輯鏈路控制形式 ;(5 )通信要求;三、現(xiàn)場總線的現(xiàn)狀按照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定的開放系統(tǒng)互連(OSI )參考模型建立的。將七層簡化成三層，分別 由OSI參考模型的第一層物理層，第二層數(shù)據(jù)鏈路層，第七層應(yīng)用層組成，網(wǎng)絡(luò)通信流量與差錯(cuò)控制由數(shù)據(jù)鏈路

4、層完成。1、現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)共有25種，其中包括IEC61158 的 20 種IEC62026 的 4 種ISO 的 CAN 1 種2、現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的共性與分類共性:層規(guī)范化；服務(wù)和協(xié)議的差異處理;工程應(yīng)用能力(1) 、ISO/OSI模型作為通信任務(wù)的分解參考; (2 )、(3) 、(4) 、分類:掙點(diǎn)觀場£繽蟲楓位(hir)傳輸、快速、簡單CAN,卩取肌 S衡ItNei、.1曲、DeviccNd, SDS.Senplex設(shè)»現(xiàn)場£線寧節(jié)嘰傳輸丫咻設(shè)濟(jì)控制Ptoilhus.ContfofNet, WbrldFlP. (ntcrbusXC-l.in

5、k蚊現(xiàn)場£紋Ofeftfih S統(tǒng)挖制FMII工業(yè)以太網(wǎng)if Mt®.網(wǎng)琳FF-II5E* RirtlNtti hbJi 曲 RTP5、EP A. ElhernetPowvrlitit. LthfftAL VNET/叭 TCnet3、現(xiàn)場總線的未來(1 )、尋求統(tǒng)一的現(xiàn)場總線國際標(biāo)準(zhǔn)；(2) 、Industrial Ethernet走向工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò);3）、從排他到兼容4、現(xiàn)場總線的典型應(yīng)用汽車工業(yè)、 物流業(yè) / 搬運(yùn)業(yè)、 控及管理、鋼鐵繼電保護(hù)與電力監(jiān)控、 半導(dǎo)體芯片和半導(dǎo)體產(chǎn)品制造、 水處理、 食品飲料制造 、機(jī)器人、 智能樓宇、制藥業(yè)、暖通空調(diào)、包裝業(yè)、軌道交通/城市交

6、通、石油與化工、能源與環(huán)境監(jiān)/冶金、（煤礦）安全、造紙業(yè) 、家庭用品第二章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)、通信模型信源信宿、發(fā)送器、信道、接收器。、數(shù)據(jù)傳輸1、概念1）、2）、3）、數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)被定義為傳達(dá)某種意義的實(shí)體； 信號：數(shù)據(jù)的電氣或電磁編碼； 傳輸：包括模擬傳輸和數(shù)字傳輸； 傳輸速率：指信道在單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，?shù)據(jù)傳輸比特率表示，位4）、5） T 為電脈沖信號（碼元）的寬度或周期；6） 、 n 為電脈沖信號所有可能的有效狀態(tài)數(shù)，是 2 的整冪數(shù)； 7）、調(diào)制速率，碼元速率，用波特率表示。/秒， bit/s 或 bps；2、傳輸模式1）、并行傳輸速度快、無需同步 通道多、成本高、設(shè)備復(fù)雜、距離短2

7、）、串行傳輸4）、一條通道、易于實(shí)現(xiàn)應(yīng)用廣泛3）、異步傳輸異步傳輸方式也叫起止方式，數(shù)據(jù)的傳輸是一次一個(gè)字符，每個(gè)字符的傳輸中都使用同步信息 在每個(gè)字符代碼的前面增加一個(gè)起始位 （邏輯 0），在接收端收到起始位后， 立即啟動(dòng)一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘， 按要求接收一個(gè)字符的代碼，字符代碼之后跟一個(gè)或多個(gè)停止位（邏輯 1），表示該字符傳輸結(jié)束，然后等待下一個(gè)字符的開始。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)字符同步比較簡單，收發(fā)雙方的時(shí)鐘信號不需要嚴(yán)格同步， 缺點(diǎn)是對每個(gè)字符都需加入起始位和終止位，因而傳輸效率低。同步傳輸同步傳輸時(shí)，數(shù)據(jù)塊以穩(wěn)定的位流形式傳輸，沒有起始位和停止位 數(shù)據(jù)塊的長度可能是很多位，效率高可以用獨(dú)立時(shí)鐘線路實(shí)現(xiàn)同

8、步，或者將時(shí)鐘信息嵌入到數(shù)據(jù)信號中另一級同步：每個(gè)數(shù)據(jù)塊以一個(gè)前同步碼”的位模式開始，并用一個(gè)后同步碼”的位模式結(jié)束(5) 、單工、半雙工、全雙工定義:數(shù)字信號是一串離散的不連續(xù)的脈沖序列，每個(gè)脈沖都是一個(gè)信號碼元。:匕斗蘭豆T#卞狛1* C 全:應(yīng)II傳箝!、傳輸媒體1、定義:傳輸媒體是在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中位于發(fā)送器和接收器之間的物理通，輸媒體可分為有線的和無線的兩類。1、有線傳輸媒體2、無線傳輸(1)、地面微波(1)雙絞線；(2)同軸電纜;(3)光纜(2 )、(3 )、(4 )、衛(wèi)星微波廣播無線電波紅外線四、傳輸數(shù)據(jù)編碼1、模擬信號傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(1 )、使用調(diào)制解調(diào)器通過電話線路傳輸計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)

9、時(shí)，采用的就是這種編碼方式(2) 、交變弦信號作為載波可用 Acos( 3t+來表示，其中A為振幅，3為角頻率，為相位，三者的任何變化都將影響波形，以區(qū)分二進(jìn)制數(shù)字0和1(3) 、幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)、相移鍵控(PSK)2、數(shù)字信號傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(1 )、(2 )、(3 )、(4 )、不歸零碼NRZ ；NRZI ；曼徹斯特編碼； 差分曼切斯特編碼3、模擬信號傳輸模擬數(shù)據(jù)使用模擬信號對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制的方法有3種幅度調(diào)制AM :調(diào)幅頻率調(diào)制FM :調(diào)頻 想為調(diào)制PM :調(diào)相4、數(shù)字信號傳輸模擬數(shù)據(jù)抽樣：每隔固定長度的時(shí)間點(diǎn)上抽取模擬數(shù)據(jù)的瞬時(shí)值，作為從這一抽樣到下一次抽樣之間該模

10、擬數(shù)據(jù)的代表，抽樣的頻率大于或等于模擬數(shù)據(jù)的最大主頻率的兩倍（采樣定理）量化：量化即分級處理，得到整數(shù)編碼：把量化的結(jié)果轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的二進(jìn)制碼例如 PCM 編碼（Pulse Coded Modulation,脈碼調(diào)制）五、數(shù)據(jù)通信接口1、EIA-232-D串行通信接口2、RS-485串行通信接口3、串行通信接口或 IIRS422RS4S?I5nUOOni (速率 KDtbp i12fc (速率 lOOkhpJ也軸建率20LbpiHOMbps 離 12 m)lOMbps距離 Pm)軀動(dòng)器用小輸出（V）±5±2±L5報(bào)刮冨堵大輸出（v>±J5±

11、ID±6搖收辭眥感度（ ）±3±0.2±0.2II32 W負(fù)以I1032單檢菽電氣持征栄型非平慣平術(shù)Tffi六、差錯(cuò)檢測與校正1、奇偶檢驗(yàn)碼先將所需要傳送的數(shù)據(jù)比特序列分組，并且在每一組的數(shù)據(jù)后面附加一個(gè)檢驗(yàn)位，使得該組連同檢驗(yàn)位在內(nèi)的碼字中 “ 1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)（偶檢驗(yàn)）或奇數(shù)（奇檢驗(yàn)）2、CRC檢驗(yàn)碼發(fā)送器將要發(fā)送的數(shù)據(jù)比特序列表示為一個(gè)多項(xiàng)f(x)的系數(shù)，并在發(fā)送之前用收發(fā)雙方預(yù)先選取的生成多項(xiàng)式G(x)去除，求得一個(gè)余數(shù)多項(xiàng)式。將余數(shù)多項(xiàng)式加到數(shù)據(jù)多項(xiàng)式f(x)之后發(fā)送到接收器。接收器用同樣的生成多項(xiàng)式G(x)去除接收到的數(shù)據(jù)多項(xiàng)式f' (

12、x)得到計(jì)算余數(shù)多項(xiàng)式如果計(jì)算余數(shù)多項(xiàng)式與接收器收到的余數(shù)多項(xiàng)式相同，則表示傳輸無差錯(cuò)；否則，表示傳輸有差 錯(cuò)，可要求發(fā)送器重發(fā)數(shù)據(jù)CRC碼求余數(shù)的除法運(yùn)算規(guī)則是：作減法不產(chǎn)生借位，加法不產(chǎn)生進(jìn)位。除此之外，與二進(jìn)制除 法相同第二章現(xiàn)場總線體系機(jī)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系機(jī)構(gòu)概述1、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(1 )、(2 )、(3 )、在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，有許多相互連接的節(jié)點(diǎn)，在這些節(jié)點(diǎn)之間要不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。每個(gè)節(jié)點(diǎn)就必須遵守事先約定好的規(guī)則，這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的時(shí)序 問題。這些為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定就稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。OSI參考模型若干概念(1) 、物理層提供網(wǎng)絡(luò)通信接口的機(jī)械

13、、電氣、功能和過程特性，以便在數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間建立、維護(hù)和拆除物理連接。物理層通過物理連接在數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間提供透明的位流傳輸(2) 、數(shù)據(jù)鏈路層現(xiàn)場總線的實(shí)時(shí)通信主要由數(shù)據(jù)鏈路層提供。所謂實(shí)時(shí)，在這里可以理解為提供一 “時(shí) 間窗”，在該時(shí)間窗內(nèi)，需要完成具有某個(gè)指定級別確定性的一個(gè)或多個(gè)動(dòng)作(3) 、網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)對子網(wǎng)間的數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由選擇。網(wǎng)絡(luò)層還可以實(shí)現(xiàn)擁塞控制、網(wǎng)際互連等功能。(4) 、傳輸層是第一個(gè)端到端，即主機(jī)到主機(jī)的層次。傳輸層負(fù)責(zé)將上層數(shù)據(jù)分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的傳輸。此外，傳輸層還要處理端到端的差錯(cuò)控制和流量控制問題。(5) 、會話層管理主機(jī)之間的會話進(jìn)程，即負(fù)責(zé)建

14、立、管理、終止進(jìn)程之間的會話。(6) 、表示層對上層數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行變換以保證一個(gè)主機(jī)應(yīng)用層信息可以被另一個(gè)主機(jī)的應(yīng)用程序理解。(7) 、應(yīng)用層為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口。三、現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)的建立及特點(diǎn)1、工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)的特殊性(1 )、效率(2 )、(3 )、(4 )、(5 )、確定性魯棒性節(jié)點(diǎn)成本 本質(zhì)安全性2、現(xiàn)場總線通信模型具體層介紹見上面。數(shù)據(jù)鏈路層分成兩個(gè)功能子層:邏輯鏈路控制（LLC ）子層和媒體訪問控制（MAC ）子層川戶層將適信要求轉(zhuǎn)換九低U確 哺理解的形反之亦燃*m aia=叩木地網(wǎng)絡(luò)通信«務(wù)-如眾 文格jt* jti續(xù)訪問方式*陰 紹數(shù)聒旋路層

15、LLC子層：負(fù)責(zé)控制節(jié)點(diǎn)間幀的發(fā)送和接收，同時(shí)檢驗(yàn)傳輸差錯(cuò)MAC子層：實(shí)現(xiàn)對共享總線媒體的“交通”管理，并檢測傳輸線路的異常情況。四、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、總線型結(jié)構(gòu)2、星型結(jié)構(gòu)3、環(huán)型結(jié)構(gòu)4、樹型結(jié)構(gòu)5、菊花鏈型結(jié)構(gòu)第四章媒體訪問控制技術(shù)媒體訪問控制技術(shù)概述1、受控訪問(1 )、(2 )、集中控制方式，集中控制的代表是探詢;分散控制方式2、隨機(jī)訪問純 ALOHA 、時(shí)隙 ALOHA 、預(yù)約 ALOHA 、載波監(jiān)聽多路訪問（ CSMA ）、載波監(jiān)聽多路訪問 /沖突檢測CSMA/CD ）。集中控制型受控訪問方法1、輪叫探詢主機(jī)輪流呼叫各節(jié)點(diǎn)，詢問有無數(shù)據(jù)要傳送。2、傳遞探詢主節(jié)點(diǎn)先向節(jié)點(diǎn) N

16、 發(fā)出探詢分組，節(jié)點(diǎn) N 在發(fā)送數(shù)據(jù)完畢時(shí)，或在告訴主節(jié)點(diǎn)暫時(shí)沒有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，就將其相鄰節(jié)點(diǎn)（即節(jié)點(diǎn)N-1）的地址附上，節(jié)點(diǎn) N - 1檢測到自己的地址，知道節(jié)點(diǎn) N 把發(fā)送權(quán)轉(zhuǎn)移到自己這方面來了。于是它就開始向主機(jī)發(fā)送數(shù) 。ALOHA 隨機(jī)訪問方法1、概念每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均自由地發(fā)送分組， 當(dāng)任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)發(fā)出的分組與其他節(jié)點(diǎn)的分組相沖突，不能馬上重發(fā)，可以使沖突的分組先退避，即各自延遲一段隨機(jī)的時(shí) ，然后再重發(fā)。如再發(fā)生沖突，則繼續(xù)退 ，直到發(fā)送成功為止。2、時(shí)隙 ALOHA為了提高隨機(jī)訪問系統(tǒng)的吞吐量，可以將所有各節(jié)點(diǎn)都同步起來，并且將時(shí)間劃分為一段段等長 的時(shí)隙， 不論分組何時(shí)到達(dá)節(jié)點(diǎn)，

17、它只能在每個(gè)時(shí)隙開始時(shí)才發(fā)送出去，每個(gè)分組正好在一個(gè)時(shí)隙 內(nèi)發(fā)送完。四、CSMA 隨機(jī)訪問方法1、載波監(jiān)聽多路訪問（ CSMA ）載波監(jiān)聽多路訪問（ CSMA ）,每個(gè)節(jié)點(diǎn)都能在發(fā)送前監(jiān)聽其他節(jié)點(diǎn)是否在發(fā)送分組。如果是在發(fā)送分組， 這個(gè)節(jié)點(diǎn)就暫時(shí)不發(fā)送數(shù)據(jù)，從而減少了發(fā)生沖突的可能。這樣就提高了整個(gè)系統(tǒng)的吞吐量。（1）、非持續(xù) CSMA（2）、持續(xù) CSMA2、 CSMA/CD （載波監(jiān)聽多路訪問 /沖突檢測 ）（1）、 CSMA 由于在發(fā)送分組之前進(jìn)行載波監(jiān)聽，所以減少了沖突的機(jī)會。但由于傳播延時(shí)的存在，沖突 還是不可避免的。只要發(fā)生沖突，信道就被浪費(fèi)時(shí)間。（2）、 CSMA/CD 比 CS

18、MA 增加了一個(gè)功能，這就是邊發(fā)送邊監(jiān)聽。只要監(jiān)聽到發(fā)生沖突，則沖突的雙方 都停止發(fā)送。這樣，信道很快地進(jìn)入空閑期，因而提高了信道的利用率。a原理比較簡單，技術(shù)上較易實(shí)現(xiàn), b、但這種方式不能提供優(yōu)先級控制, 的要 。（3）特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中各工作節(jié)點(diǎn)處于同等地位，不要集中控制；各節(jié)點(diǎn)爭用總線，不能滿足遠(yuǎn)程控制所需要的確定延時(shí)和絕對可靠性第五章 輸入輸出位傳輸現(xiàn)場總線、位傳輸總線概述1、概述位傳輸總線主要應(yīng)用對象是具有開關(guān)量特征的傳感器和執(zhí)行器系統(tǒng)，傳感器可以是各種原理的位置I/O現(xiàn)場總線的特點(diǎn)是采用位（bit）傳輸，其種類有很多，如應(yīng)用于CAN總線，食品加工領(lǐng)域的 P-Net，航空航天領(lǐng)域的Swi

19、ftNet，以及電氣現(xiàn)場總線 AS-i、接近開關(guān)及溫度、壓力、流量、液位開關(guān)等，執(zhí)行器可以是各種開關(guān)閥，聲、光報(bào)警器，也可以是繼 電器、接觸器等低壓開關(guān)電器，汽車領(lǐng)域的DeviceNet、SDS、 Seriplex 等。CAN總線體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議1、介紹（1 ）、Bosch公司在80年代初為解決汽車中大量的控制與測試儀器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種串行數(shù)據(jù) 通信協(xié)議（ 2）、 1991 年 9 月 Bosch 公司制定并發(fā)布了 CAN 技術(shù)規(guī)范（） 。該技術(shù)規(guī)范包括 A 和 B 兩部分。 給出 了 CAN 技術(shù)規(guī)范中定義的 CAN 報(bào)文格式，而 給出了標(biāo)準(zhǔn)的和擴(kuò)展的兩種報(bào)文格式2、特點(diǎn)1）、2）、

20、3）、4）、5）、6）、7）、8）、9）、采用面向報(bào)文的優(yōu)先級控制方式，用標(biāo)識符定義靜態(tài)的報(bào)文優(yōu)先權(quán)。 采用短幀格式，總線上的報(bào)文以不同的固定報(bào)文格式發(fā)送，但長度受限。 非破壞性的總線仲裁多主系統(tǒng)。 通信服務(wù)簡便，阻隔期短。 錯(cuò)誤檢測和錯(cuò)誤處理機(jī)制先進(jìn)。 整個(gè)系統(tǒng)范圍內(nèi)保持?jǐn)?shù)據(jù)一致 。 延遲時(shí)間短，出錯(cuò)恢復(fù)快?？偩€驅(qū)動(dòng)電路決定總線可接節(jié)點(diǎn)數(shù)， 通信距離與通信速率有關(guān)。最低 率在 5kbps 以下。目前可達(dá) 110 個(gè)。40m,相應(yīng)的通信速率是 1Mbps ;最遠(yuǎn)可達(dá)10km，相應(yīng)的通信速3、體系結(jié)構(gòu)1 ）、CAN 的體系結(jié)構(gòu)中只定義了2）、應(yīng)用層主要使用的三個(gè)協(xié)議：ISO/OSI 模型的最低兩

21、層：數(shù)據(jù)鏈路層和物理層CAN in Automation Users Group)的 CANopena、自動(dòng)化用戶組織(CiA，Allen Bradley 公司推出的 DeviceNetc、 Honeywell 公司開發(fā) SDS(Smart DistributedSystems ) 。b、4、 CAN 報(bào)文格式1 ）、數(shù)據(jù)幀：使用標(biāo)識符確定報(bào)文的優(yōu)先級而不是定義接收器的地址恤理辦i控制場ft據(jù)煬cite 場ACC場桃欝i柬<11RTR7 DLCcue Lift；FF i界 列還 ,J符ACk隙1ACK1406415 j 17（2）、遠(yuǎn)程幀：遠(yuǎn)程幀可以啟動(dòng)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送各自的數(shù)據(jù)。需要數(shù)據(jù)的節(jié)

22、點(diǎn)可以請求另一節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù) 幀軾起始仲載場CRC場（3）、出錯(cuò)幀：出錯(cuò)幀包括兩個(gè)場。第一個(gè)場由來各個(gè)節(jié)點(diǎn)的錯(cuò)誤標(biāo)志疊加得到，第二個(gè)場是錯(cuò)誤界定符（4） 、超載幀：超載幀包括兩個(gè)位場：超載標(biāo)志的由6個(gè)顯性位組成，超載界定符由 8個(gè)隱性位組成5、幀編碼及其發(fā)送/接收（1）、(2 )、(3 )、CAN幀的位流采用非歸零碼（NRZ），在整個(gè)位時(shí)間內(nèi)維持有效電平，要么為顯性，要么為隱性 其缺點(diǎn)是：在連續(xù)數(shù)值相同的位較多時(shí)，沒有用于各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同步的邊沿。正是由于這個(gè)原因，幀起始、仲裁場、控制場、數(shù)據(jù)場和CRC序列中使用了位填充，即發(fā)送器在(4 )、5個(gè)相同極性的位后插入一個(gè)相反極性的附加位數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)

23、程幀的其余位場（CRC界定符、確認(rèn)場和幀結(jié)束）格式固定，不進(jìn)行位填充6、總線訪問（1 ）、N的總線訪問控制采用了由CSMA/CD發(fā)展而來的 CSMA/CA （載波監(jiān)聽多路訪問/沖突避免,Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance ） 方法（2） 、對總線狀態(tài)進(jìn)行檢測（載波監(jiān)聽），只要一定時(shí)間內(nèi)總線未被占用，就可以發(fā)送報(bào)文（3）、當(dāng)許多節(jié)點(diǎn)一起開始發(fā)送時(shí)，只有發(fā)送具有最高優(yōu)先權(quán)幀的節(jié)點(diǎn)變?yōu)榭偩€主站（4）、解決總線訪問沖突的機(jī)理是基于競爭的仲裁，仲裁期間，每個(gè)發(fā)送器將自身發(fā)送的位電平同總線上檢測到的電平進(jìn)行比較。若相等，則節(jié)點(diǎn)可以繼

24、續(xù)發(fā)送。當(dāng)送出一個(gè)隱性電平（邏輯“1”，而檢測到的為顯性電平時(shí)（邏輯 “0”，表明節(jié)點(diǎn)丟失仲裁，并且不應(yīng)再送更多位。當(dāng)送出顯性電平，而檢測到的為隱性 電平時(shí)，表明節(jié)點(diǎn)檢測出位錯(cuò)誤，擁有高優(yōu)先權(quán)的幀具有較低的標(biāo)識符。因此，幀會保留在總線上，數(shù)據(jù) 并不被損壞（沖突避免）。7、錯(cuò)誤檢測與錯(cuò)誤處理（1 ）、工作機(jī)制：監(jiān)測、填充規(guī)則校驗(yàn)、幀校驗(yàn)、15位CRC檢驗(yàn)和應(yīng)答檢驗(yàn)（2）錯(cuò)誤類型： a、位錯(cuò)誤b填充錯(cuò)誤C、CRC錯(cuò)誤d形式錯(cuò)誤e、確認(rèn)錯(cuò)誤f、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換TFC>255RCC > 127 或 IfcC A 127REC W 心 .1L Ttc 21圧常方式間求t或測到即I赳11個(gè)連續(xù)RF

25、CrlldLr圖5-1 I底點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換閨8 CAN總線的電氣連接(1)、總線驅(qū)動(dòng)可采用單線上拉、單線下拉或雙線驅(qū)動(dòng)，接收采用差分比較器；而隱性(recessive)"表示邏輯(2、總線電平用顯性和隱性表示。顯性(dominant、”表示邏輯數(shù)值“0”，數(shù)值“1”(3)、設(shè)V CAN-H、V CAN-L分別表示總線輸出電壓，V diff表示總線差分輸出電壓。則顯性狀態(tài)以大于最小閾值的差分電壓 Vdiff表示，而隱性狀態(tài)的 V CAN-H和V CAN-L被固定于平均電平，V diff近似為0。(4 )、(5 )、CAN總線上連接節(jié)點(diǎn)的最大數(shù)量取決于總線驅(qū)動(dòng)器; 最大傳輸距離與數(shù)據(jù)傳輸速率

26、有關(guān)。CAN控制器iti'liu 荷符介協(xié)議功能策成于微處珅痔強(qiáng)按收過濾Philips20 A通佶#空制黯PhilipsSJ.AIOW2.0BPhilipsXC59：2.0 A通信擰制器7Sienierti2.0 A通信揑制器JMierocfupMCP25152.0 B通控制器JSiemens5ICRO62.0 A通信拎處器47Motorola6S lC0iX42D A通信押制器Motorola6HUCI63.0 R通信悴制器JJPhilipPCAS；C25OISO 1丨的gPhilipsFVASZC252ISO J 閉總線收發(fā)器PhilipsA 1050ISO 1 IS9S總線收發(fā)器

27、肩速PhilipsTJMfl54ISO 1MicrcKhi 卩VtCP255lISO J總線收塩器四、CAN總線收發(fā)器1、介紹（1 ）、CAN收發(fā)器（總線驅(qū)動(dòng)器）是 CAN協(xié)議控制器和CAN物理總線之間的接口（2）、TJA1050是Philips公司推出的總線收發(fā)器，它是 PCA82C250高速CAN收發(fā)器的后繼產(chǎn)品，應(yīng)用在通信速率為 60kbps1Mbps的高速自動(dòng)化系統(tǒng)中。TJA1050可以為CAN控制器提供不同的發(fā)送/接收功能，而且與ISO11898標(biāo)準(zhǔn)完全兼容2、主要特點(diǎn) 電磁輻射EME）極低、抗電磁抗尤CEM性極高； 木上電節(jié)點(diǎn)不會干擾總線； XJtPTXD 1腳的減性位.具右超時(shí)檢

28、測功能® 靜音模丄弋川提供了只聽形成和串音C Babbling Idiol）保護(hù) 總線引腳保護(hù).防止汽不環(huán)境中的瞬態(tài)T擾： 輸入電平與3.3V以及5V的器件竦容； 總線與屯源及地之間的煖路保護(hù)：® 總線至少可連按個(gè)仃點(diǎn),第七章 Modbus通信協(xié)議、Modbus協(xié)議簡介1、簡介Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng) 絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制 設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它是經(jīng) 過何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的

29、。它描述了一控制器請求訪問其它設(shè)備的過程，如何回應(yīng)來自其它設(shè)備的請求，以 及怎樣偵測錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。二、控制器傳輸方式控制器能設(shè)置為兩種傳輸模式（ASCII或RTU）中的任何一種在標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 網(wǎng)絡(luò)通信。用戶選擇想要的模式，包括串口通信參數(shù)（波特率、校驗(yàn)方式等），在配置每個(gè)控制器的時(shí)候，在一個(gè)Modbus網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備都必須選擇相同的 傳輸模式和串口參數(shù)。1、ASCII 模式血高押Irt祎嘩肺（1 ）、當(dāng)控制器在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以ASCII模式通信，在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)都作為兩個(gè) ASCII字符發(fā) 送。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)

30、到1秒而不產(chǎn)生錯(cuò)誤。（2）、十六進(jìn)制，ASCII 字符 0.9，A.F消息中的每個(gè)ASCII字符都是一個(gè)十六進(jìn)制字符組成1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無校驗(yàn)則無 ，1個(gè)停止位（有校（3）、1個(gè)起始位；7個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送 驗(yàn)時(shí)），LRC （縱向冗長檢測）。2、RTU模式地址功能代碼數(shù)據(jù)數(shù)量數(shù)據(jù)11r P數(shù)據(jù)ItCRC咼字 節(jié)匸肚低字 節(jié)（1 ）、當(dāng)控制器設(shè)為在 Modbus網(wǎng)絡(luò)上以RTU （遠(yuǎn)程終端單元）模式通信，在消息中的每個(gè) 8Bit字節(jié) 包含兩個(gè)4Bit的十六進(jìn)制字符。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數(shù)據(jù)。（2 ）、十六進(jìn)制，ASCII字符0.9，A.F消息中的每個(gè)ASCII字符都是一個(gè)十六進(jìn)制字符組成；8個(gè)數(shù)據(jù)位，最小的有效位先發(fā)送，1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，無校驗(yàn)則無，1個(gè)停止位（有 （無校驗(yàn)時(shí)），