Profibus和CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的幀轉(zhuǎn)換

（2）幀格式舉例

Profibus的幀有4種

1）無(wú)數(shù)據(jù)字段的固定長(zhǎng)度的幀

2）有數(shù)據(jù)字段的固定長(zhǎng)度的幀

3）有可變數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度的幀

4）令牌幀

其中：

SYN同步時(shí)間，所有的主動(dòng)幀前都必須有。
SD1開(kāi)始定界符，值l0H
SD2開(kāi)始定界符，值68H
SD1開(kāi)始定界符，值A(chǔ)2H
SD1開(kāi)始定界符，值DCH LE信息字節(jié)長(zhǎng)度。該長(zhǎng)度包括DA, SA,FC和DATA_UNIT。
LEr重復(fù)信息字節(jié)長(zhǎng)度。 DA目的地址
SA源地址 FC幀控制 DATA UNIT數(shù)據(jù)字段。在固定長(zhǎng)度的幀中為8個(gè)字符，在可變數(shù)據(jù)字段長(zhǎng)度的幀中由LE決定，最大246個(gè)字符。
FCS幀檢查順序 ED結(jié)束定界符，值16H。 SC短應(yīng)答幀的單一字符，值E5H。

（3）地址

在幀首部的地址字符結(jié)構(gòu)是這樣的：

地址位組的低7位為其所指示的站地址。這樣在不擴(kuò)展的情況下就有127個(gè)站地址（0～126）可以提供給主站和從站（其中127是作為全局地址來(lái)用的）。

EXT位用來(lái)指示在DATA UNIT中有無(wú)地址擴(kuò)展。為了效率的緣故，Profibus-DP的數(shù)據(jù)交換功能禁止了地址擴(kuò)展。

（4）服務(wù)存取點(diǎn)SAP

ProfibuS-DP協(xié)議使用FDL的服務(wù)存取點(diǎn)SAP作為基本功能代碼。這個(gè)SAP有點(diǎn)類似于我們熟悉的TCP/IP協(xié)議中的端口：

在Profibus-DP協(xié)議中通常使用的幀格式如下，其中地址欄的最高位是1。

4、幀的內(nèi)容的轉(zhuǎn)化

一般說(shuō)來(lái)，Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線是主從結(jié)構(gòu)的，Master和Slave之間是通過(guò)輪詢來(lái)通訊的。CAN也有主從結(jié)構(gòu)的，但它的通訊方式是優(yōu)先級(jí)逐位仲裁的競(jìng)爭(zhēng)式通訊（CSMA/MBA）。

如果把這兩種現(xiàn)場(chǎng)總線連在一起的話，大多數(shù)情況下應(yīng)該是把CAN段作為Profibus的Slave。

CAN的幀比較短，每個(gè)幀都有嚴(yán)格的差錯(cuò)控制，在每個(gè)CAN的幀中，數(shù)據(jù)域最長(zhǎng)是8個(gè)字節(jié)；而Profibus常用的有可變數(shù)據(jù)字段的單幀數(shù)據(jù)容量可達(dá)246字節(jié)，但它的每個(gè)字節(jié)（UART字符）都有比較好的差錯(cuò)控制。在這種轉(zhuǎn)化中我們需要集中考慮地址轉(zhuǎn)化和幀的拆分問(wèn)題。

4.1 地址轉(zhuǎn)化

如前所述，Profibus-DP的站地址（DA/SA）在幀中用1個(gè)字節(jié)的低7位來(lái)表示；但是CAN協(xié)議的幀中卻沒(méi)有明顯的地址位，它是利用仲裁域中的11位（CAN2. OA）或29位（CAN2.OB）表示符ID來(lái)表示幀的有關(guān)接收信息，讓接受節(jié)點(diǎn)自己來(lái)確定是否接收。這樣，實(shí)際上的地址信息就應(yīng)當(dāng)包含在ID中了。CAN協(xié)議沒(méi)有規(guī)定信息標(biāo)識(shí)符（ID）的分配，可以根據(jù)不同的應(yīng)用使用不同的方法。確定標(biāo)識(shí)符的分配非常重要，是高層協(xié)議、應(yīng)用層協(xié)議的一個(gè)主要研究項(xiàng)目。

在本文中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們只采用CAN2. OA格式的幀。首先我們來(lái)研究其標(biāo)識(shí)符的分配方法。世界上已經(jīng)有很多現(xiàn)場(chǎng)總線的高層協(xié)議是基于CAN協(xié)議的，如CANopen, Modbus，DeviceNET等。出于研究方便，現(xiàn)在我們就采用“HiLon協(xié)議B”，協(xié)議。
下面對(duì)“HiLon協(xié)議B”作簡(jiǎn)單介紹。

HiLon協(xié)議B是一個(gè)通用協(xié)議。該協(xié)議基于對(duì)稱型多主網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，支持廣播和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳送命令數(shù)據(jù)。命令數(shù)據(jù)包可長(zhǎng)達(dá)256字節(jié)。

協(xié)議以CAN2. OA幀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)。下圖是幀報(bào)文格式，一個(gè)CAN2. OA標(biāo)準(zhǔn)幀由11位ID、1位RTR、4位DLC、數(shù)據(jù)區(qū)（最多8個(gè)字節(jié)）組成。

PRI：保留位（可作優(yōu)先級(jí)位）。通常，保留位設(shè)置為1。保留位亦可作為優(yōu)先級(jí)位，這時(shí)1為低優(yōu)先級(jí)0為高優(yōu)先級(jí)而剩余的優(yōu)先級(jí)由源地址決定，低地址優(yōu)先級(jí)高。該保留功能可有效支持緊急信息傳送，如報(bào)警等。

source address：源地址，表示發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)地址，范圍只能設(shè)定為0～125。

TYPE：幀類型。見(jiàn)下表中的幀類型說(shuō)明。

DLC：每幀字節(jié)數(shù)（1～8）

destination address：目標(biāo)地址，表示接收數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)地址，范圍只能設(shè)定為0～125。

index：索引字節(jié)。對(duì)于單幀數(shù)據(jù)，該字節(jié)表示傳輸數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)；對(duì)于多幀數(shù)據(jù)，此字節(jié)表示索引字節(jié)，即此幀數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)包中的位置。

data：數(shù)據(jù)。

Profibus有127個(gè)站地址，地址范圍是0～126，127是全局地址。

兩者的差距并不大。因?yàn)橹皇茄芯坑?，我們不妨把HilonB協(xié)議稍許修改，地址范圍擴(kuò)充到0～126，這樣做，對(duì)整個(gè)CAN幀的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)并無(wú)任何影響。

于是，我們就可以對(duì)所有的Profibus設(shè)備和CAN設(shè)備統(tǒng)一編址。整個(gè)系統(tǒng)里的站地址是唯一的，在幀轉(zhuǎn)化時(shí)我們只要把相應(yīng)位的地址信息直接拷貝進(jìn)去就是了。

4.2 幀的拆分和合并

要把profibus的長(zhǎng)幀裝到CAN的短幀里去，就只能把Profibus的幀里的數(shù)據(jù)拆分成適合CAN的幀傳輸?shù)拈L(zhǎng)度。