PROFIBUS 規(guī)范4 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范_第1頁
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文檔簡介

1、PROFIBUS規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)部分第四部分:數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范PROFIBUS SpecificationNormative PartsPart4: Data Link Layer Protocol Specification第四部分 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范 目錄 頁碼1范圍 32引用標(biāo)準(zhǔn) 33概論 3 4介質(zhì)存取方式和傳輸協(xié)議(數(shù)據(jù)鏈路層,F(xiàn)DL) 341傳輸步驟和FDL控制器 341.1.令牌步驟 44令牌傳遞 44站的增加和拆除 54邏輯令牌環(huán)的(重)初始化 54令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)間 64報(bào)文優(yōu)先權(quán) 741.2非循環(huán)的請求或發(fā)送請求模式 741.3循環(huán)的發(fā)送請求模式 741.4請求所有站(活動(dòng)表)的FDL

2、狀態(tài) 841.5FDL控制器的狀態(tài) 841.6FDL初始化 1241.7定時(shí)器操作1342循環(huán)和系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間1742.1令牌循環(huán)時(shí)間17422報(bào)文循環(huán)時(shí)間18423系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間1843出錯(cuò)控制步驟1944定時(shí)器和計(jì)數(shù)器1945幀結(jié)構(gòu)20幀字符(UART字符) 20位同步2146幀格式2146.1無數(shù)據(jù)字段的固定長度的幀21462有數(shù)據(jù)字段的固定長度的幀22463有可變數(shù)據(jù)字段長度的幀23464令牌幀244.7長度、地址、控制和校驗(yàn)八位位組24長度八位位組(LE,LEr)24地址八位位組(DA/SA) 24地址校驗(yàn)264722鏈路服務(wù)存取點(diǎn)(LSAP)26控制八位位組(FC)26校驗(yàn)八位位組(F

3、CS) 30數(shù)據(jù)字段(DATA_UNIT) 3148傳輸步驟321 范圍(見第二部分)2 引用標(biāo)準(zhǔn)(見第二部分)3 概論(見第二部分)4 介質(zhì)存取方式和傳輸協(xié)議(數(shù)據(jù)鏈路層,F(xiàn)DL) PROFIBUS系統(tǒng)采用由混合介質(zhì)存取方式實(shí)現(xiàn)的控制介質(zhì)存取:對應(yīng)于令牌傳遞原理的分散方式是以對應(yīng)于主從原理的集中方式為基礎(chǔ)的。介質(zhì)存取控制可以被每一個(gè)主站(主動(dòng)站)使用。從站(被動(dòng)站)的作用是隨時(shí)地聽從于介質(zhì)存取,即它們不能獨(dú)立地發(fā)送,只是在有請求時(shí)才發(fā)送。通信總是由獲得介質(zhì)存取權(quán)(即令牌)的主站發(fā)起。令牌在一個(gè)邏輯環(huán)中從一個(gè)主站傳遞給另一個(gè)主站。這樣,當(dāng)一個(gè)主站可以存取介質(zhì)時(shí),令牌傳遞立即終止。令牌傳遞控制由

4、每一個(gè)主站進(jìn)行管理,因?yàn)槊總€(gè)主站知道它的前者(它前面的站,PS),即令牌是從它那里接收來的,而且知道它的后繼者(下一個(gè)站,NS),即令牌將傳遞給它,還知道它自己的地址(即本站,TS)。在運(yùn)行參數(shù)第一次初始化后,每個(gè)主站確定它的PS和NS地址,然后根據(jù)中描述的算法動(dòng)態(tài)地運(yùn)轉(zhuǎn)。如果邏輯環(huán)僅由一個(gè)主站和若干從站組成,那么這是一個(gè)純主從系統(tǒng)。在系統(tǒng)中,將處理以下的出錯(cuò)情況、異常和運(yùn)行狀態(tài):1)多個(gè)令牌2)丟失令牌3)在令牌傳遞中出錯(cuò)4)重復(fù)的站地址5)發(fā)送器接收器有故障的站6)在運(yùn)行期間增加和拆除站7)主站和從站的任意組合4.1. 傳輸步驟和FDL控制器 報(bào)文的交換以循環(huán)方式進(jìn)行。一個(gè)報(bào)文循環(huán)包括一個(gè)

5、主站的主動(dòng)幀(請求或發(fā)送請求幀)和相關(guān)的主站或從站的應(yīng)答或回答幀。用戶數(shù)據(jù)可以在主動(dòng)幀(發(fā)送)中和回答幀(回答)中傳輸。應(yīng)答幀不包含任何用戶數(shù)據(jù)(幀的格式見4.6)。 只有對令牌傳輸和無應(yīng)答的數(shù)據(jù)傳輸(例,廣播報(bào)文)才可中斷一個(gè)完整的報(bào)文循環(huán)。在這兩種運(yùn)行方式中都不存在應(yīng)答。在廣播報(bào)文中,一個(gè)主站(發(fā)起方)用全局地址(最高站地址,所有地址位均為二進(jìn)制數(shù)“1”)同時(shí)尋址所有其他的站。 除持有令牌的站(發(fā)起方)外,所有的站一般應(yīng)監(jiān)聽所有的請求。僅當(dāng)它們被尋址時(shí)才應(yīng)答或回答。應(yīng)答或回答應(yīng)該在一個(gè)預(yù)定的時(shí)間,即時(shí)隙時(shí)間(Slot time)內(nèi)到達(dá),否則如果這不是“第一次請求”的話(見,F(xiàn)CB)發(fā)起站將

6、重復(fù)此請求。在一個(gè)等待周期,即空閑時(shí)間(Idle Time)截止之前,發(fā)起方將不發(fā)出重試或新的請求(見)。在預(yù)定的重試次數(shù)之后,如果應(yīng)答者不應(yīng)答或不回答(見),則它被標(biāo)志為“不運(yùn)行的”。如果應(yīng)答者是“不運(yùn)行的”,則下一個(gè)不成功的請求將不再重試。傳輸運(yùn)行方式規(guī)定報(bào)文循環(huán)的時(shí)間順序。分四種類型: 1).令牌處理 2).非循環(huán)的請求或發(fā)送請求操作3).循環(huán)的發(fā)送請求操作,輪詢4).站的登記4.1.1 令牌步驟令牌傳遞 按站地址的升序用令牌幀將令牌從一個(gè)主站傳送到另一個(gè)主站(見)。有一個(gè)站例外,為了封閉邏輯令牌環(huán),具有最高地址的站要傳送令牌給具有最低地址的站(見圖1.) 有令牌傳遞方向的主站邏輯令牌環(huán)

7、TSNSPS PSTSNS PSTSNS NSPSTS469135710 從站其中,TS:本站;PS:前一個(gè)站;NS:下一個(gè)站圖1. 邏輯令牌傳遞環(huán)令牌接收: 如果一個(gè)主站(TS)在主動(dòng)站表(LAS)中登記為前一個(gè)站(PS)的主站所尋址,并從PS那里接收到一個(gè)令牌幀,則此主站就擁有了令牌并可以執(zhí)行報(bào)文循環(huán)。在加電之后,由處于“Listen_Token”(見)狀況下的主站生成LAS,此后根據(jù)令牌幀的接收情況,如有必要修改和校正LAS。 如果令牌的發(fā)送者未被登記為PS,則被尋址者將認(rèn)為是一個(gè)錯(cuò)誤且不接收此令牌。但此PS的后繼的重試被接收并引起令牌的接收,則令牌的接收者將認(rèn)為現(xiàn)在的邏輯環(huán)已修改了。在

8、它的LAS中用一個(gè)新的站代替了原先登記的PS.令牌傳輸: 某主站在完成了它的報(bào)文循環(huán),包括可能的GAP站表(GAPL,見)的維護(hù)之后,它就用傳遞令牌幀的方法傳遞令牌給它的后繼者(NS)。它的收發(fā)器功能被同步監(jiān)視檢查(見,“Pass_Token”狀態(tài))。 如果在傳送令牌幀之后及在時(shí)隙時(shí)間(見)內(nèi)同步時(shí)間截止后,令牌發(fā)送者接收到一個(gè)有效的幀,即無任何錯(cuò)誤的合理的幀頭,則它認(rèn)為它的NS擁有了令牌并執(zhí)行報(bào)文循環(huán)。如果令牌的發(fā)送者接收到一個(gè)無效的幀,它認(rèn)為另一個(gè)主站正在傳輸。在這兩種情況下,它停止令牌傳送監(jiān)視并休眠,即它進(jìn)入“Active_Idle”狀態(tài)(見)。 如果令牌發(fā)送者在時(shí)隙時(shí)間內(nèi)未辨認(rèn)出任何總

9、線活動(dòng),它重復(fù)令牌幀并等待另一個(gè)時(shí)隙時(shí)間。如果在第二個(gè)時(shí)隙時(shí)間它辨認(rèn)出總線活動(dòng),此后它休眠。否則,它重復(fù)令牌幀給它的NS直到最后一次。如果第二次重試后,它在時(shí)隙時(shí)間內(nèi)辨認(rèn)出總線活動(dòng),則它休眠。 如果在第二次重試后,還沒有總線活動(dòng),則令牌發(fā)送者將令牌傳送給再下一個(gè)主站。它繼續(xù)重復(fù)這個(gè)過程直到它從它的LAS中找到一個(gè)后繼者。如果它不成功,則令牌發(fā)送者認(rèn)為在邏輯令牌環(huán)中它是唯一的一個(gè),并且在無報(bào)文循環(huán)請求時(shí),它保持此令牌或傳輸令牌給它自己。如果它在后面的站登錄中又找到一個(gè)NS,則它再試送此令牌。 站的增加和撤除 在任何時(shí)刻可以在傳輸介質(zhì)上連接或撤除主站和從站。在邏輯令牌環(huán)中的每一個(gè)主站負(fù)責(zé)增加新站和

10、撤除現(xiàn)有的站,它們的地址被安置在從本站地址(TS)到下一站(NS)之間的范圍內(nèi)。這個(gè)地址范圍稱作GAP,并體現(xiàn)在GAP(GAPL)中。最高站地址(HSA,見第三部分,Set/Read Value FDL,變量)和127之間的地址范圍除外,此范圍不屬于GAP。在由GAP更新時(shí)間(TGUD)給定的時(shí)間區(qū)段內(nèi),為了變更有關(guān)主站和從站,邏輯令牌環(huán)中的每一個(gè)主站周期性地檢查它的地址范圍(所有的GAP地址)。此任務(wù)用“Request FDL Status”主動(dòng)幀(見表3a,b7=1,code-No 9:)檢查每次令牌接收的一個(gè)地址來實(shí)現(xiàn)。 在接收令牌時(shí),如果仍有傳輸時(shí)間可利用(見),那么在所有排列的報(bào)文循

11、環(huán)已經(jīng)被處理后,GAP維護(hù)立即開始。否則在高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)被執(zhí)行后接收下一個(gè)或后繼的令牌時(shí),GAP維護(hù)立即開始。在實(shí)現(xiàn)時(shí),應(yīng)留心GAP維護(hù)和低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)不可彼此中斷。按升序檢查GAP地址,超過HSA的GAP除外,也就是說,HSA和地址0不能用作主站的地址。按此情形,在發(fā)現(xiàn)HSA之后,則檢查過程在地址0處繼續(xù)。如果一個(gè)站的肯定應(yīng)答是“未準(zhǔn)備好”或“從站”狀態(tài)(見表3a,b70,Code-No 0,no SC,和Fig.18),則它相應(yīng)地在GAPL中作標(biāo)記并檢查下一個(gè)地址。如果一個(gè)站的回答是“準(zhǔn)備進(jìn)入邏輯令牌環(huán)”狀態(tài),則令牌持有者更改它的GAP或GAPL并傳遞令牌給此新的NS?,F(xiàn)在已被納入邏輯

12、令牌環(huán)的這個(gè)站就建立了它的LAS(主動(dòng)站表),當(dāng)它處在“Listen_Token”狀態(tài)時(shí),它就可以確定它的GAP范圍或GAPL和它的NS。 如果一個(gè)站的回答是“在邏輯令牌環(huán)中的主站”,則當(dāng)前的令牌持有者不改變它的GAP,并傳遞令牌給LAS中的NS。這樣“跳過”(jumped over)的主站自己將從總線上退下休眠,并因?yàn)闆]有正確的狀態(tài)報(bào)告而進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,它產(chǎn)生一個(gè)新的LAS并保留這種狀態(tài)直到它被它的前者(PS)傳輸一個(gè)“Request FDL Status”再次尋址為止。 曾登記在GAPL中且對重復(fù)的“Request FDL Status”不應(yīng)答的站被從G

13、APL中除去,并登記為未使用的站地址。對至今尚未被使用的站地址將不再重復(fù)尋址。 邏輯令牌環(huán)的(重)初始化初始化是更新LAS和GAPL的最初的特殊情形。如果一個(gè)處在“Listen_Token”狀態(tài)下的主站加電(PON)后,遇到超時(shí)時(shí)間(time_out),即在TTO時(shí)間內(nèi)(見)無總線活動(dòng),它將申請令牌(“Claim_Tiken”狀態(tài)),獲得令牌(“take it”)并開始初始化。當(dāng)休眠的PROFIBUS系統(tǒng)被起動(dòng)時(shí),則具有最低站地址的主站開始初始化。用傳遞兩個(gè)對它自己尋址的令牌幀(DA=SA=TS),它通告任何其他主站(正登記一個(gè)NS進(jìn)入LAS)現(xiàn)在在邏輯令牌環(huán)中只有它一個(gè)站。然后,為了登記其他

14、的站,它按地址增加序列對每個(gè)站傳遞一個(gè)“Request FDL Status”幀。如果一個(gè)站的回答是“主站未準(zhǔn)備好”或“從站”,則它被登入GAPL。以“準(zhǔn)備進(jìn)入邏輯令牌環(huán)”回答的第一個(gè)主站在LAS中被登記為NS,并關(guān)閉此令牌持有者的GAP范圍。然后此令牌持有者傳遞令牌給它的NS。在令牌丟失后,重新初始化是必要的。在這種情形下,不需要休眠總線初始化過程,因?yàn)長AS和GAPL已經(jīng)在主站中存在了。超時(shí)時(shí)間首先在具有最低地址的主站中終止。它獲取令牌并開始執(zhí)行常規(guī)的報(bào)文循環(huán)或傳遞令牌給它的NS。4.1.1.4 令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)間一個(gè)主站接收到令牌后,就開始令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)間(Token Rotation time)

15、的測量。整個(gè)時(shí)間測量周期終止于下一次令牌接收時(shí),并形成實(shí)際令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)間TRR(Real Rotation Time)。同時(shí),一個(gè)新的下一個(gè)輪轉(zhuǎn)時(shí)間的測量開始。TRR對執(zhí)行低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)是很重要的。 為了保證應(yīng)用現(xiàn)場所需要的系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間,應(yīng)該確定在邏輯令牌環(huán)中令牌的目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時(shí)間TTR。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間定義為一個(gè)主站的兩個(gè)連續(xù)的高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)間的最大時(shí)間段(最壞的情況下),在總線負(fù)載最大時(shí)在FDL接口(見第三部分,4)中測定它。 與實(shí)際輪轉(zhuǎn)時(shí)間無關(guān),每個(gè)主站每次接收令牌都可以執(zhí)行一個(gè)高優(yōu)先權(quán)的報(bào)文循環(huán)。 為了執(zhí)行低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán),在運(yùn)行時(shí)TRR應(yīng)小于TTR,否則該站將保留低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)并在下一次

16、或隨后的令牌接收時(shí)傳輸這些報(bào)文。 一個(gè)系統(tǒng)的最小目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時(shí)間取決于主站的數(shù)量、令牌循環(huán)時(shí)間(TTC)和高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)的持續(xù)時(shí)間(high TMC)。預(yù)確定的目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時(shí)間TTR還應(yīng)該包括處理低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)的足夠的時(shí)間和可能的重試所需的安全性余量。 為了使目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時(shí)間盡可能短,在與應(yīng)用層7(APP)的連接中推薦:聲明將很少出現(xiàn)的重要事件(見第三部分,)作為高優(yōu)先權(quán)的報(bào)文循環(huán),并嚴(yán)格限制其長度(如,對于DATA_UNIT,應(yīng)20個(gè)字節(jié),見4.5)。如果包括4.2(公式(21)和(22)中定義的循環(huán)時(shí)間且考慮可能的重試時(shí)間,則初始化所必需的運(yùn)行參數(shù)“目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時(shí)間TTR”(見)按如下公式計(jì)算:min

17、 TTR=na(TTC+high TMC)+K low TMC+mt RET TMC (1)說明:na 主站個(gè)數(shù)k 每次令牌輪轉(zhuǎn)低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)預(yù)估數(shù)TTC 令牌循環(huán)時(shí)間TMC 報(bào)文循環(huán)時(shí)間,取決于報(bào)文長度(見)mt 每次令牌輪轉(zhuǎn)報(bào)文重試循環(huán)數(shù)RET TMC 報(bào)文重試循環(huán)時(shí)間第一項(xiàng)中包含每次令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)每個(gè)主站的一個(gè)高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)。這樣,對所有總線負(fù)載確保了高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)(不含重試循環(huán))的最大反應(yīng)時(shí)間。第二項(xiàng)包含每次令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)的預(yù)估數(shù)。第三項(xiàng)用作為可能重試的安全性余量。4.1.1.5 報(bào)文優(yōu)先權(quán)在報(bào)文循環(huán)的服務(wù)類型中,F(xiàn)DL接口(應(yīng)用層)的用戶可以有兩種優(yōu)先權(quán)選擇:“低”和“

18、高”。優(yōu)先權(quán)用服務(wù)請求傳送給FDL。當(dāng)一個(gè)主站接收令牌時(shí),它總是首先執(zhí)行所有有效的高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán),然后執(zhí)行低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)。如果在令牌接收時(shí)實(shí)際令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)間TRR等于或大于目標(biāo)令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)間TTR,則僅執(zhí)行一個(gè)高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán),包括在錯(cuò)誤情況下的重試。然后立刻將令牌傳遞給NS。通常在令牌接收或第一個(gè)高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)之后,將考慮以下的情況:只有在執(zhí)行初期TRR小于TTR時(shí)高優(yōu)先權(quán)或低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)才可以被執(zhí)行,因此,此時(shí)令牌持有時(shí)間TTH=TTR-TRR仍然是有效的。一旦高或低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)開始,它總是被完成,包括任何需要的重試,即使在執(zhí)行期間TTR達(dá)到或超過TRR的值也如此。由此而自動(dòng)產(chǎn)生的令

19、牌持有時(shí)間TTH的延長,使得在下一次令牌接收時(shí)縮短報(bào)文循環(huán)傳輸時(shí)間。4.1.2 非循環(huán)請求或發(fā)送請求方式在非循環(huán)請求或發(fā)送請求方式下,單個(gè)報(bào)文循環(huán)偶爾地執(zhí)行。在令牌接收時(shí)應(yīng)本地用戶的請求,主站FDL控制器起動(dòng)這種方式。如果有若干個(gè)請求,則此運(yùn)行方式可以繼續(xù),直到最大允許的令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)間期滿為止。 循環(huán)發(fā)送請求方式在輪詢(Polling)時(shí)主站按照預(yù)先確定的順序即輪詢表(Poll List)循環(huán)地尋址有 “Send and Request Data Low” 請求(見表3a)的各站。輪詢表由本地FDL用戶傳送給FDL控制器。所有被輪詢的從站和主站都登記在此輪詢表中。在輪詢期間甚至經(jīng)過重試都不回答的

20、那些站被標(biāo)記為“不運(yùn)行”(non_operational)。在此后的請求循環(huán)中對這些站只作試探性的請求而不重試,在這個(gè)過程中,如果一些站作出回答,則它們被標(biāo)記為“運(yùn)行”(Operational)。 令牌接收后,只有在所有請求高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)執(zhí)行完畢后,才開始處理輪詢表(輪詢循環(huán))。如有需要,輪詢處理將讓后于某些附加的低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán),如非循環(huán)請求或發(fā)送請求方式、站登記注冊(活動(dòng)表)和GAP維護(hù)。每個(gè)完整的輪詢循環(huán)后,依次執(zhí)行已請求的低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)。這些報(bào)文循環(huán)執(zhí)行的順序遵照如下的規(guī)則:如果輪詢循環(huán)在令牌持有時(shí)間TTH內(nèi)完成了,即還有有效的令牌持有時(shí)間,則已請求的低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)盡可能快地在剩

21、余的令牌持有時(shí)間內(nèi)依次執(zhí)行。新的輪詢循環(huán)開始于下次令牌接收,它獲得的令牌持有時(shí)間對低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)是可用的。如果在輪詢循環(huán)結(jié)束時(shí)沒有可用的令牌持有時(shí)間了,則已請求的低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)盡可能快地在下次令牌接收時(shí)處理,此令牌有可用的令牌持有時(shí)間來處理低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)。此后,如上所述的一個(gè)新的輪詢開始。如果一個(gè)輪詢循環(huán)要占用若干個(gè)令牌持有時(shí)間,則將輪詢表分段處理,但不插入已請求的低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)。僅在完整的輪詢循環(huán)結(jié)束時(shí)執(zhí)行低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)(如上所述)。讓后于輪詢之后的這些低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)按它們到達(dá)的先后次序執(zhí)行。由此,對GAP維護(hù)而言,在輪詢循環(huán)之間最多有一個(gè)GAPL的地址被檢查(如中描述)。輪詢循

22、環(huán)時(shí)間,即最大的站延遲時(shí)間,取決于報(bào)文循環(huán)延遲時(shí)間(見4.2)、令牌輪轉(zhuǎn)時(shí)間、輪詢表的長度和讓后的低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)。由于輪詢表中少數(shù)個(gè)別站的多次進(jìn)入,這些站的請求優(yōu)先權(quán)可能會(huì)增加,如此將縮短它們的響應(yīng)時(shí)間。 請求所有站(活動(dòng)表)的FDL狀態(tài)如果本地用戶通過管理(FMA 1/2)請求一張活動(dòng)表,則FDL控制器進(jìn)入這種運(yùn)行方式。在執(zhí)行任何預(yù)先請求的低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)后,在令牌接收時(shí)開始這種方式。在輪詢期間,這種方式在輪詢循環(huán)之間執(zhí)行,循環(huán)地使用“Request FDL Status”(見表3a,b7=1,Code-No 9)。按照給定的FDL地址范圍(DA=0到126,見)每個(gè)可能的站都被尋址一次,

23、登記在LAS中的主站除外?;卮鹫_的站,即它的回答是肯定的站(見表3a,b7=0,Code-No 0,no SC),和LAS中的主站作為現(xiàn)存的主站或從站登入活動(dòng)表(見,站類型)?;顒?dòng)表的結(jié)構(gòu)形式如下: 表1. 活動(dòng)表入口名 稱12345.Ii+l活動(dòng)表長度3到2n+i站K的FDL地址(DA)站類型和FDL狀態(tài)K 站k+l的DA站類型和FDL狀態(tài)k+l站n的DA站類型和FDL狀態(tài)n K:第一個(gè)活動(dòng)的站;n127;i254 FDL控制器的狀態(tài) 一個(gè)主站的FDL控制器(以下稱FDL)用10個(gè)FDL狀態(tài)描述并在這些狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。一個(gè)從站有兩個(gè)狀態(tài)。圖2.概要地展示出主站(狀態(tài)0到9)和從站(狀態(tài)0和10

24、)的組合的FDL狀態(tài)圖。Offline在通電后,F(xiàn)MS 1/2服務(wù)“Reset FDL”(見第三部分,)后或某種錯(cuò)誤情況被發(fā)現(xiàn)后,將立即進(jìn)入“Offline”狀態(tài)。在通電后,每個(gè)站執(zhí)行自檢驗(yàn)。這種內(nèi)部自檢驗(yàn)依賴于自身的檢驗(yàn)工具,不影響其他的站,正因?yàn)槿绱耍詸z過程在本規(guī)范中不作規(guī)定。在通電過程完成后,F(xiàn)DL保留在“offline”狀態(tài)直到所有需要的運(yùn)行參數(shù)(見)已被初始化為止。然后FDL只與傳輸介質(zhì)連接,但自身沒有傳輸。Passive_Idle 在它的參數(shù)初始化后,此從站的FDL將進(jìn)入“Passive_Idle”狀態(tài)并監(jiān)聽著總線。如果接收到尋址此站的一個(gè)可能的主動(dòng)幀(發(fā)送請求幀),則FDL將應(yīng)

25、答或按要求作回答,對帶全局地址(廣播報(bào)文,見)的幀和尋址自己的令牌幀除外。令牌幀被廢棄。在FMA 1/2服務(wù)“Reset FDL”發(fā)生時(shí),如果發(fā)現(xiàn)一個(gè)致命的錯(cuò)誤(如,不間斷的傳輸),則FDL重新進(jìn)入“offline”狀態(tài)。Listen_Token在它的運(yùn)行參數(shù)初始化后,如果它已準(zhǔn)備好進(jìn)入邏輯令牌環(huán)的話,此主站的FDL將進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)。在此狀態(tài)下,為了辨別已經(jīng)在邏輯令牌環(huán)中的主站,此主站的FDL將監(jiān)視著總線。為了這樣的目的,將分析令牌幀,并且用包含在令牌幀中的站地址產(chǎn)生主動(dòng)站表(LAS)。在監(jiān)聽了兩個(gè)完整相同的令牌輪轉(zhuǎn)后,F(xiàn)DL將保留在“Listen_Token”狀態(tài)直到由

26、它的前者(PS)傳送的“Request FDL Status”尋址到它為止。此時(shí)它將用“準(zhǔn)備進(jìn)入邏輯令牌環(huán)”作回答,并且在接收到尋址它的下一個(gè)令牌幀時(shí),它將進(jìn)入“Active_Idle”狀態(tài)。在LAS生成期間,對任何“Request FDL Status”不予應(yīng)答或用“未準(zhǔn)備好”回答。在“Listen_Token”狀態(tài)下,所有其他幀均不予處理,即它們既不應(yīng)答也不回答。 在登記主站時(shí),如果FDL檢查出它自己的地址被作為兩個(gè)令牌幀中的源地址(SA),則它認(rèn)為具有相同地址的另一個(gè)主站已經(jīng)存在于邏輯令牌環(huán)中,然后FDL將重新進(jìn)入“offline”狀態(tài)并向管理(FMA 1/2)報(bào)告此事件。如果在整個(gè)TT

27、O(Time_out)期限內(nèi)FDL發(fā)現(xiàn)無總線活動(dòng),則此主站的FDL將認(rèn)為邏輯令牌環(huán)的重初始化或重建是必要的。此FDL試圖申請令牌并重初始化邏輯令牌環(huán)。Active_Idle 一旦離開“List_Token”狀態(tài),此主站的FDL將進(jìn)入“Active_Idle”狀態(tài),并監(jiān)聽著總線但無活動(dòng)。如果它接收到一個(gè)尋址它自己的近乎可取的主動(dòng)幀,需要時(shí)它將應(yīng)答或回答。在接收到一個(gè)尋址它自己的令牌幀后,如果此主站想保留在邏輯令牌環(huán)中的話,它將進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài),否則它重新進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)。如果在連續(xù)接收的兩個(gè)令牌幀中都有SA=TS,即出現(xiàn)錯(cuò)誤,也進(jìn)入“Listen_Token”狀

28、態(tài)。如果此FDL發(fā)現(xiàn)它不是主動(dòng)地被從邏輯令牌環(huán)中去掉,它也將進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài),并將此情況(Out_of_ring)報(bào)告給管理(FMA1/2)。如果此FDL發(fā)現(xiàn)在超時(shí)時(shí)間(time_out)期間無總線活動(dòng),它將認(rèn)為必須恢復(fù)邏輯令牌環(huán)。此FDL試圖申請令牌并(重新)初始化邏輯令牌環(huán)(“Claim_Token”狀態(tài))。Claim_Token在“Active_Idle”狀態(tài)后,F(xiàn)DL將進(jìn)入“Claim_Token”狀態(tài),當(dāng)它的TTO時(shí)間期滿時(shí),則進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)。在“claim_Token”狀態(tài)下,它將重初始化邏輯令牌環(huán)或開始初始化。當(dāng)重初始化時(shí),站狀態(tài)表(LA

29、S和GAPL)仍然是有效的,則立即進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)。當(dāng)初始化時(shí),最初的令牌將對自己的FDL尋址兩次,即NS=TS,也就是說在“Pass_Token”狀態(tài)。為了在其他主站的LAS中產(chǎn)生一個(gè)登入項(xiàng),這樣做是必要的。令牌傳輸后,將在“Await_Status_Respones”狀態(tài)中用“Request FDL Status”請求后續(xù)站地址的方式建立自己的GAPL和NS。Use_Token在接收一個(gè)令牌后或重初始化后,F(xiàn)DL將進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)。在此狀態(tài)中FDL可以執(zhí)行高優(yōu)先權(quán)和低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)。在進(jìn)入此狀態(tài)時(shí),將從令牌輪轉(zhuǎn)計(jì)時(shí)器中讀出TRR(實(shí)際輪轉(zhuǎn)時(shí)間),且此計(jì)時(shí)器將重新

30、開始??偸窃试S一個(gè)高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)。以后的高優(yōu)先權(quán)或低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán),或一般低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)的執(zhí)行,只有在執(zhí)行的瞬間TRRTTR(目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時(shí)間)時(shí)才可以。每次傳輸主動(dòng)幀后,F(xiàn)DL將進(jìn)入“Await_Data_Response”狀態(tài)并起動(dòng)時(shí)隙計(jì)時(shí)器(見4.4)。前面?zhèn)鬏數(shù)膸坏┍挥脩舸_認(rèn),它就返回到“Use_Token”狀態(tài)。如果在“Use_Token”狀態(tài)開始時(shí)無高優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)被執(zhí)行,或者在一個(gè)高優(yōu)先權(quán)或低優(yōu)先權(quán)報(bào)文循環(huán)完成后,F(xiàn)DL將進(jìn)入“Check_Access_Time”狀態(tài)。Await_Data_Response 在傳輸一個(gè)主動(dòng)幀之后,F(xiàn)DL進(jìn)入此狀態(tài)。FDL為了接收應(yīng)答或回答幀而等

31、待一個(gè)時(shí)隙時(shí)間。在SDN服務(wù)(沒有應(yīng)答要求的發(fā)送數(shù)據(jù))的情況下,不等待應(yīng)答。此時(shí),為了處理可能的后繼請求,F(xiàn)DL重進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)。在有應(yīng)答或回答要求的請求情況下,F(xiàn)DL將等待下列事件之一:a)提交給請求發(fā)起方的一個(gè)有效的應(yīng)答幀或回答幀。b)任何其他的有效幀(如,令牌幀或主動(dòng)幀)c)無效幀(開始字節(jié)、結(jié)束字節(jié)、長度字節(jié),F(xiàn)CS字節(jié)錯(cuò)誤;開始位、停止位、奇偶校驗(yàn)位錯(cuò)誤或Slip錯(cuò)誤)或時(shí)隙時(shí)間(Slot time)期滿(見)。在接收并處理了一個(gè)應(yīng)答幀或回答幀后,F(xiàn)DL將再進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài),以便處理可能的后繼服務(wù)請求。其他有效幀的接收表明產(chǎn)生了一個(gè)錯(cuò)誤,則FDL將進(jìn)入“

32、Active_Idle”狀態(tài),并丟棄所接收的幀。如果接收到一個(gè)無效的幀或時(shí)隙時(shí)間期滿,則FDL將重試主動(dòng)幀的傳輸。如果在重試(多次)之后,接收到無效的應(yīng)答或回答,則FDL通知相應(yīng)的用戶并再進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)。在出錯(cuò)的情況下,對此站的后繼請求不再重復(fù),直到執(zhí)行一個(gè)正確的報(bào)文循環(huán)(發(fā)送請求數(shù)據(jù))為止。Check_Access_Time在此狀態(tài)下,用計(jì)算差TTR-TRR的方法來計(jì)算有效的令牌持有時(shí)間。只有在仍然有有效的令牌持有時(shí)間時(shí),F(xiàn)DL才可以再進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài),否則FDL將進(jìn)入“Pass_Token”狀態(tài)。Pass_Token在“Pass_Token”狀態(tài)下,F(xiàn)DL將試

33、圖傳送令牌給邏輯令牌環(huán)中的下一個(gè)站(NS)。當(dāng)傳輸令牌幀時(shí),F(xiàn)DL將用同步監(jiān)視的方法檢查收發(fā)器的工作是否正確。如果它不能接收它自己的令牌幀,則說明在發(fā)送通道或接收通道存在著致命的錯(cuò)誤。FDL將停止它在邏輯令牌環(huán)中的活動(dòng),并進(jìn)入“offline”狀態(tài),同時(shí)通知管理(FMA 1/2)。如果FDL接收到它自己的有缺陷的令牌幀,這可能是由于暫時(shí)有缺陷的發(fā)送器或接收器引起的,或者是由于總線問題引起的。這種錯(cuò)誤情形不導(dǎo)致在開始時(shí)刻就停止活動(dòng),而是如同正確地接收了令牌幀后那樣FDL將進(jìn)入“Check_Token_Pass”狀態(tài)。僅僅在令牌幀被重傳輸(由于NS無反應(yīng))后且監(jiān)視結(jié)果為不正確時(shí),FDL才停止它在邏

34、輯令牌環(huán)中的活動(dòng),進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)并通知管理(FMA 1/2)。 當(dāng)GAP更新時(shí)間已經(jīng)期滿,但仍有可用的令牌持有時(shí)間TTH時(shí),在傳送令牌之前,如有必要FDL將試圖記錄一個(gè)可能的新站在GAP中,以便將它包括在邏輯令牌環(huán)中。為此目的,F(xiàn)DL傳輸一個(gè)“Request FDL Status”并進(jìn)入“Await_Status_Response”狀態(tài)。然后,如果一個(gè)新主站的應(yīng)答是它要求包括在邏輯令牌環(huán)中,則FDL將傳送令牌給此站。在令牌被成功地傳送后,則它自身的GAP將縮短到這個(gè)新主站。如果狀態(tài)請求的回答是一個(gè)新的從站或不要求進(jìn)入邏輯令牌環(huán)的主站,則該站被登入GAPL。如果一個(gè)現(xiàn)存的站

35、不回答,甚至在重試后仍不回答,則此站將被從GAPL中刪除,即標(biāo)記它為未使用的地址。如果在GAP維護(hù)期間沒有新的主站回答,則FDL將傳送令牌給它的初始的NS并進(jìn)入“Check_Token_Pass”狀態(tài)。僅當(dāng)知道無后繼者,即在此刻FDL是總線上唯一活動(dòng)的站時(shí),它將傳送令牌給它自己,然后再進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)。Check_Token_Pass在“Check_Token_Pass”狀態(tài)下,F(xiàn)DL為了等待它已經(jīng)傳送令牌給它的那個(gè)站的響應(yīng)而等待一個(gè)時(shí)隙時(shí)間,這個(gè)等待時(shí)間用于令牌幀接收之間的延時(shí)和確保傳輸被尋址站的響應(yīng)。如果FDL在時(shí)隙時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個(gè)有效幀首,則FDL認(rèn)為令牌傳送是成功的。將處理

36、此幀,如同它在“Active_Idle”狀態(tài)中被接收一樣,即FDL將進(jìn)入此狀態(tài)。如果在時(shí)隙時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個(gè)無效的幀,則FDL認(rèn)為另一個(gè)站是活動(dòng)的,因此也進(jìn)入“Active_Idle”狀態(tài)。如果在一個(gè)時(shí)隙時(shí)間內(nèi)FDL未接收到任何幀,則FDL將再進(jìn)入“Pass_Token”狀態(tài),其反應(yīng)如同中的描述。Await_Status_Response 在初始化或GAP維護(hù)期間指出無后繼者后,F(xiàn)DL從“Pass_Token”狀態(tài)進(jìn)入此狀態(tài)。在此狀態(tài)下,F(xiàn)DL為了獲得一個(gè)應(yīng)答幀而等待一個(gè)時(shí)時(shí)隙時(shí)間。如果無任何幀被接收或接收了一個(gè)有缺陷的幀,則FDL再進(jìn)入“Pass_Token”狀態(tài),以便重復(fù)請求或者傳送令牌給它自

37、己或它的后繼者。如果FDL接收到任何其他幀而不是應(yīng)答幀(這指出可能有多個(gè)令牌存在),則FDL進(jìn)入“Active_Idle”狀態(tài)。OffoClaim_Tok3P_Idle10Li_To1A_Idle2Use_Token4Await5Check6Aw_St9Ch_To8Pass_Token7PON注釋:PON:Poweron/Reset FDL 0:offline 5:Await_Data_Respones 1:Listen_Token 6:Check_Access_Time 2:Active_Idle 7:Pass_Token 3:Claim_Token 8:Check_Token_Pass 4

38、:Use_Token 9:Await_Status_Response 10:Passive_Idle圖2. FDL狀態(tài)圖4.1.6 FDL初始化在通電(PON)后,主站和從站的FDL控制器將進(jìn)入“offline”狀態(tài)。在此狀態(tài)中,F(xiàn)DL控制器不接收從總線來的任何信號(hào)(幀)也不向總線傳送任何信號(hào)(幀)。如果為了正確的協(xié)議處理已經(jīng)設(shè)定了運(yùn)行參數(shù)(FDL變量)(見第三部分,設(shè)定FDL值),F(xiàn)DL控制器僅能從“offline”狀態(tài)進(jìn)入“Passive_Idle”狀態(tài)或“Listen_Token”狀態(tài)。下列運(yùn)行參數(shù)將由管理(FMA 1/2)提供:表2. 運(yùn)行參數(shù)編 號(hào) 名 稱1站地址TS2數(shù)據(jù)發(fā)送速率(

39、波特率:kbit/s)3單介質(zhì)冗余介質(zhì)有效4硬件和軟件版本5時(shí)隙時(shí)間TSL6最小站延遲時(shí)間min TSDR7*)最大站延遲時(shí)間Max TSDR8*)發(fā)送器失敗中繼器切換時(shí)間TQUI9*)建立時(shí)間TSET10*)目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時(shí)間TTR11*)GAP修正因子G12*)主站進(jìn)入離開邏輯環(huán)13*)最高站地址(HSA)14*)最大重試次數(shù)(max_retry_limit) *)僅對主站適用4.1.7 定時(shí)器操作如下的時(shí)間T按位(bit)計(jì)量。因此,以秒(S)為單位的時(shí)間t將被分為位時(shí)間tBIT。位時(shí)間(Bit Time)tBIT:傳輸1位時(shí)所耗用的時(shí)間是位時(shí)間tBIT.它等于傳輸速率的倒數(shù)值:tBIT=1傳

40、輸速率(bit/s) (2)同步時(shí)間(Syn Time)TSYN:同步時(shí)間TSYN是每個(gè)站在可以接收一個(gè)主動(dòng)幀(請求或發(fā)送請求幀)或令牌幀的開頭之前應(yīng)該從傳輸介質(zhì)接收到空閑(idle)狀態(tài)(idle=二進(jìn)數(shù)“1”)所需要的最小時(shí)間段。同步時(shí)間等于:TSYN=33 bit (3)同步間隔時(shí)間(Syn Interval Time)TSYNI同步間隔時(shí)間TSYNI用于監(jiān)控兩個(gè)連續(xù)的同步時(shí)間或兩個(gè)接收器同步之間最大允許的時(shí)間間隔。這個(gè)時(shí)間由兩個(gè)完整的報(bào)文循環(huán)組成,每個(gè)報(bào)文循環(huán)包括兩個(gè)最大長度的幀和相關(guān)的同步時(shí)間。在其中某一個(gè)同步時(shí)間中,允許傳輸?shù)臄_動(dòng)。TSYNI=2(2(33 bit+25511 bi

41、t)+33 bit=11385 bit (4)站延遲時(shí)間(Station Delay Time)TSDR:站延遲時(shí)間TSDR是傳輸或接收一個(gè)幀的最后一位到傳輸或接收后一個(gè)幀的第一位(相對于傳輸介質(zhì),即包括線接收器和發(fā)送器)所耗用的時(shí)間。定義如下三種站延遲: 1).發(fā)起方(傳輸主動(dòng)幀或令牌幀的站)的站延遲: TSDI = tSDI/tBIT (5) 2).響應(yīng)方(應(yīng)答或回答的站)的最小站延遲: min TSDR = min tSDR/tBIT (6) 3).回答方的最大站延時(shí): max TSDR = max tSDR/tBIT (7)當(dāng)傳輸?shù)腘RZ信號(hào)進(jìn)入不同的信號(hào)編碼時(shí),關(guān)閉發(fā)送器(在發(fā)起方)

42、后,如果發(fā)送器失效時(shí)間大于TSDR,應(yīng)將此失效時(shí)間考慮進(jìn)去。在靜止時(shí)間TQUI內(nèi),將禁止幀的傳輸和接收。當(dāng)使用自控制中繼器時(shí),也應(yīng)將它的TQUI考慮進(jìn)去。對于TQUI:TQUI min TSDR (8)為了滿足條件(8),延長TSDR是必要的。準(zhǔn)備時(shí)間(Ready Time)TRDY:一個(gè)主站在傳送了一個(gè)請求后,在準(zhǔn)備時(shí)間TRDY內(nèi),將準(zhǔn)備接收一個(gè)應(yīng)答或回答。準(zhǔn)備時(shí)間定義如下:TRDY min TSDR (9)為了滿足這個(gè)條件,延長TSDR是必要的。當(dāng)傳輸?shù)腘RZ信號(hào)進(jìn)入不同的信號(hào)編碼時(shí),在關(guān)閉發(fā)送器時(shí)的靜止時(shí)間也應(yīng)考慮進(jìn)去。在這個(gè)時(shí)間之前,將不啟動(dòng)接收器:TQUI TRDY (10)為了滿足

43、這項(xiàng)條件,相應(yīng)地延長TRDY和TSDR是必要的。安全余量(Safety Margin) TSM: 如下的時(shí)間段被定義為安全余量TSM:TSM = 2 bit + 2TSET + TQUI (11)TSET是建立(set_up)時(shí)間,這個(gè)期限是從一個(gè)事件發(fā)生(例如,中斷:最后一個(gè)字節(jié)發(fā)送或同步時(shí)間期滿)直到必要的響應(yīng)被執(zhí)行(例如,開始同步時(shí)間或啟動(dòng)接收器)為止:TSET = tSET/tBIT (12)空閑時(shí)間(Idle Time)TID:空閑時(shí)間TID是在發(fā)起方上的限期時(shí)間,即在接收一個(gè)幀的最后一位(在總線接收器上測量到的)后(在傳輸介質(zhì)上idle等于二進(jìn)數(shù)“1”),直到一個(gè)新幀的第一位在介質(zhì)

44、(包括線發(fā)送器)上被傳輸所經(jīng)過的時(shí)間??臻e時(shí)間也是傳輸一個(gè)無需應(yīng)答幀的最后一位和傳輸下個(gè)幀的第一位之間的限期時(shí)間。此空閑時(shí)間至少是同步時(shí)間加安全余量TSM(見圖3.和圖4.情形a)。在高傳輸速率(見圖3.和圖4.情形b)和c))時(shí),同步時(shí)間非常短,因此站延遲變?yōu)橹匾模覍⒖紤]進(jìn)去。有兩種不同的空閑時(shí)間。在一個(gè)應(yīng)答、回答或令牌幀之后,空閑時(shí)間定義如下:*)這三個(gè)值中的最大者TID1 = max (TSYN + TSM,min TSDR,TSDI )*) or b) (TSYN + TSM ) min TSDR TSDI or c) TSYN + TSM TSDI min TSDR 響應(yīng)方: +

45、 +發(fā)起方: + + + +(13)Ack/Res./TokenSend/Req./Token a ) min TSDRTSDR : : : min TSDR TSDI - : - : + : : : - : - : 圖3. 空閑時(shí)間TID 因?yàn)橄到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)性,定義參數(shù)min TSDR是最短值,但必須選擇它大于準(zhǔn)備時(shí)間TRDY。如果在TSET值的范圍內(nèi),不能達(dá)到必要的延遲時(shí)間,則min TSDR應(yīng)該更大一些。在一個(gè)不需應(yīng)答的主動(dòng)幀(無應(yīng)答要求的發(fā)送數(shù)據(jù),SDN)之后,此空閑時(shí)間定義為: SDN TID2 Send/Req./Token發(fā)起器:TID2 = max (TSYN + TSM,max

46、TSDR )*)*)這二個(gè)值中的最大者 (14)接收方: + + + + a) max TSDR (TSYN + TSM ) or b) (TSYN + TSM) + : : :傳輸延遲時(shí)間(Transmission Delay Time)TTD: 傳輸延遲時(shí)間是當(dāng)一個(gè)幀被傳輸時(shí)在發(fā)送器和接收器之間的傳輸介質(zhì)上經(jīng)過的最大時(shí)間。如果必要,中繼器的延遲時(shí)間應(yīng)考慮進(jìn)去。傳輸延遲時(shí)間定義如下:TTD = tTD/tBIT (15)例如在沒有中繼器,線長度為200m,tTD約為 1S,波特率為500Kbit/S時(shí),TTD=0.5 bit。時(shí)隙時(shí)間(Slot Time)TSL: : : : : TSM發(fā)起方:+ + + + + TSL1Send/Req.1. UC響應(yīng)方: + + + + +(16)TSL 1= 2TTD + max TSRD + 11 bit + TSMmax TSDR Ack./Res. TTD TTD+時(shí)隙時(shí)間TSL是發(fā)起方在傳輸了主動(dòng)幀(包括線發(fā)送器)的最后一位之后等待接收立即應(yīng)答或回答的第一個(gè)幀字符(見,UART字符,1 UC=11 bits)所需要的最大時(shí)間。此外

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