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基于DeviceNet總線的從設(shè)備通迅適配器設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2012-11-29 來源：網(wǎng)絡(luò)

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DeviceNet是基于連接的網(wǎng)絡(luò)
　　DeviceNet中的連接提供在多種應(yīng)用之間交換信息的路徑，當(dāng)建立一個(gè)連接時(shí)，與連接相關(guān)的信息的傳送就會(huì)分配一個(gè)標(biāo)識(shí)符，稱為連接標(biāo)識(shí)符（CID, Connection Identifier）。如果某個(gè)連接需要雙向數(shù)據(jù)交換，則應(yīng)該分配兩個(gè)不同的連接標(biāo)識(shí)符。
DeviceNet通訊協(xié)議是基于連接概念的協(xié)議。要想同設(shè)備交換信息，就必須先與它建立連接。要想建立一個(gè)連接，每個(gè)DeviceNet產(chǎn)品，都必須具有一個(gè)未連接信息管理器（UCMM）或一個(gè)未連接埠，二者都是通過保留某些可用的CAN標(biāo)識(shí)符實(shí)現(xiàn)其功能的。DeviceNet規(guī)范卷I的第4章詳細(xì)介紹了UCMM。
　　當(dāng)用UCMM或未連接端口建立一個(gè)顯式報(bào)文連接時(shí)，這個(gè)連接可用于從一個(gè)節(jié)點(diǎn)向其它節(jié)點(diǎn)傳送信息，或建立附加的I/O連接。一旦建立了連接，就可以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間傳送I/O數(shù)據(jù)。此時(shí)，DeviceNet I/O報(bào)文的所有協(xié)議都包含在11位的CAN標(biāo)識(shí)符中，其它部分都是數(shù)據(jù)。
　　11位的CAN標(biāo)識(shí)符用來定義連接ID。DeviceNet將11位的CAN標(biāo)識(shí)符分為4組，前三組的連接ID包括了6位的媒體訪問控制標(biāo)識(shí)符（MAC ID）以及信息標(biāo)識(shí)符（Message ID）。信息組的定義如下圖所示，組4信息用于離線通訊。設(shè)備可以是客戶機(jī)或服務(wù)器或兼之?？蛻魴C(jī)和服務(wù)器可是生產(chǎn)者，消費(fèi)者或兼之。在典型的客戶機(jī)設(shè)備中，它的連接將產(chǎn)生請(qǐng)求和消費(fèi)響應(yīng)。在典型的服務(wù)器設(shè)備中，它的連接將消費(fèi)請(qǐng)求和生產(chǎn)響應(yīng)。DeviceNet提供幾種該模式的變形。某些客戶機(jī)或服務(wù)器中的連接只能消費(fèi)報(bào)文。這些連接將是周期或狀態(tài)改變報(bào)文的目的地。類似的，某些客戶機(jī)或服務(wù)器中的連接只能生產(chǎn)信息。這些連接是周期或狀態(tài)改變報(bào)文的源，使用周期和狀態(tài)改變連接可以大幅度降低對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求。

DeviceNet具有4個(gè)定義的信息組

　　通過設(shè)計(jì)，DeviceNet系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)能夠?qū)ψ约旱臉?biāo)識(shí)符進(jìn)行管理。這些標(biāo)識(shí)符交錯(cuò)分布在整個(gè)范圍內(nèi)。所有的節(jié)點(diǎn)都有一個(gè)完整的它們能獲得的報(bào)文優(yōu)先權(quán)范圍，而與它們的MAC ID無關(guān)。重復(fù)MAC ID算法保證了CAN標(biāo)識(shí)符的唯一性，而不需要網(wǎng)絡(luò)集中工具或記錄。與此相關(guān)的問題是重復(fù)節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)。因?yàn)镈eviceNet的設(shè)備地址是在CAN的標(biāo)識(shí)場(chǎng)中，CAN的標(biāo)識(shí)場(chǎng)提供了檢測(cè)設(shè)備地址重復(fù)的機(jī)制。防止地址重復(fù)優(yōu)于問題發(fā)生后再解決問題其它基于CAN的網(wǎng)絡(luò)則沒有考慮到這些問題。

DeviceNet的報(bào)文傳送
　　DeviceNet應(yīng)用層定義如何分配標(biāo)識(shí)符（控制優(yōu)先權(quán)），如何用CAN數(shù)據(jù)場(chǎng)指定服務(wù)，傳送數(shù)據(jù)以及判斷它的含義。報(bào)文在通訊網(wǎng)絡(luò)中流動(dòng)的方式是很重要的。老式的通訊技術(shù)是由具有特定源和目的地址的報(bào)文組成的。DeviceNet使用更為有效的生產(chǎn)者/消費(fèi)者模式，取代了傳統(tǒng)的源/目的的傳輸方式。該模式要求對(duì)報(bào)文打包，使它具有數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)場(chǎng)。標(biāo)識(shí)符還提供解決多級(jí)優(yōu)先權(quán)（仲裁中使用）的手段，以便更高效傳送I/O 數(shù)據(jù)，并供多個(gè)消費(fèi)者使用。
　　帶有數(shù)據(jù)的設(shè)備用正確的標(biāo)識(shí)符在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送數(shù)據(jù)。所有需要數(shù)據(jù)的設(shè)備在總線上監(jiān)聽報(bào)文。設(shè)備通過對(duì)識(shí)別標(biāo)識(shí)符來決定是否接受該報(bào)文。采用生產(chǎn)者 ― 消費(fèi)者模式，報(bào)文將不再專屬于特定的源或目的。控制器發(fā)出的一個(gè)信息，用很窄的帶寬就可以供多個(gè)馬達(dá)啟動(dòng)器使用。
　　DeviceNet定義了兩種不同類型的報(bào)文，稱作I/O報(bào)文和顯式報(bào)文。I/O報(bào)文適用于實(shí)時(shí)性要求較高和面向控制的數(shù)據(jù)。I/O報(bào)文數(shù)據(jù)幀中的8位數(shù)據(jù)場(chǎng)不包含任何與協(xié)議有關(guān)的位，只有當(dāng)I/O報(bào)文為大報(bào)文經(jīng)過分割后形成的I/O報(bào)文片段時(shí)，數(shù)據(jù)場(chǎng)中有一位由報(bào)文分割協(xié)議使用。連接標(biāo)識(shí)符提供了I/O報(bào)文的相關(guān)信息，在I/O報(bào)文利用連接標(biāo)識(shí)符發(fā)送之前，報(bào)文的發(fā)送和接受設(shè)備都必須先進(jìn)行設(shè)定。設(shè)定的內(nèi)容包括源和目的對(duì)象的屬性，以及數(shù)據(jù)生產(chǎn)者和消費(fèi)者的地址。顯式報(bào)文則適用于兩個(gè)設(shè)備間多用途的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)報(bào)文傳遞，是典型的請(qǐng)求-響應(yīng)通訊方式，常用于節(jié)點(diǎn)的配置、問題診斷等。顯示報(bào)文通常使用優(yōu)先級(jí)低的連接標(biāo)識(shí)符，并且該報(bào)文的相關(guān)信息包含在顯示報(bào)文數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)場(chǎng)中，包括要執(zhí)行的服務(wù)和相關(guān)對(duì)象的屬性及地址。

預(yù)定義的主/從連接組
　　DeviceNet提供了一個(gè)功能很強(qiáng)的應(yīng)用層協(xié)議，允許動(dòng)態(tài)配置設(shè)備間的連接。但考慮到有些設(shè)備根本不需要也沒有資源去使用這一強(qiáng)大功能，DeviceNet指定了一套稱為預(yù)定義主／從連接組的連接標(biāo)識(shí)符，用來簡(jiǎn)化主／從結(jié)構(gòu)中I/O和配置型數(shù)據(jù)的傳送。
　　許多傳感器和執(zhí)行器要實(shí)現(xiàn)的功能在設(shè)計(jì)時(shí)就已經(jīng)預(yù)先決定了（如，感受壓力、啟動(dòng)馬達(dá)等等），因此這些設(shè)備將要生產(chǎn)和／或消費(fèi)的數(shù)據(jù)的類型和數(shù)量在上電前就已經(jīng)知道了。這些設(shè)備通常提供輸入數(shù)據(jù)或請(qǐng)求輸出數(shù)據(jù)和配置數(shù)據(jù)。預(yù)定義主／從連接組可以滿足設(shè)備的這些要求，它提供的連接對(duì)象的全部配置在設(shè)備上電時(shí)就完成了。在啟動(dòng)數(shù)據(jù)流時(shí)，主機(jī)設(shè)備唯一必須執(zhí)行的一個(gè)步驟就是要廣播對(duì)從機(jī)內(nèi)該預(yù)定義連接組的所有權(quán)。
　　信息組２用于定義這些標(biāo)識(shí)符組２信息的一個(gè)明顯不同之處在于MAC ID沒有指定為源ＭAC ID，允許使用目的MAC ID。該類連接的使用有嚴(yán)格的規(guī)則，以防止總線上出現(xiàn)重復(fù)CAN標(biāo)識(shí)符。目的MAC ID的使用允許被集中的設(shè)備和必須同許多節(jié)點(diǎn)通訊的設(shè)備（主機(jī)）向其它節(jié)點(diǎn)借用標(biāo)識(shí)符。此外，預(yù)留了MAC ID和信息ID區(qū)。從而允許組ID和MAC ID進(jìn)入CAN標(biāo)識(shí)場(chǎng)最高的8個(gè)有效位。這點(diǎn)非常重要，因?yàn)樵S多低成本，8位的CAN芯片只能硬件過濾前8位。目的MAC ID的使用進(jìn)一步體現(xiàn)了允許設(shè)備利用硬件進(jìn)行過濾的優(yōu)點(diǎn)。另一主要的優(yōu)點(diǎn)就是預(yù)定義主／從組大幅度簡(jiǎn)化了連接的建立，只需要用很少的信息來建立和運(yùn)行I/O連接。預(yù)定義組包括一個(gè)顯式報(bào)文連接和可選的幾個(gè)不同的I/O連接，包括位選通命令／響應(yīng)，查詢命令／響應(yīng)，狀態(tài)改變和周期。

DeviceNet對(duì)象模型與設(shè)備描述
　　對(duì)象模型為管理和實(shí)現(xiàn)DeviceNet產(chǎn)品組件的屬性（數(shù)據(jù)），服務(wù)（方法或步驟）和行為提供了一個(gè)模板。模型為每個(gè)屬性提供了由4個(gè)數(shù)字組成的尋址方案。它們分別是節(jié)點(diǎn)地址（MAC ID），對(duì)象類標(biāo)識(shí)符，實(shí)例編號(hào)和屬性編號(hào)。這四級(jí)地址與顯式報(bào)文連接相結(jié)合，將數(shù)據(jù)從DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上的一點(diǎn)傳送到另一點(diǎn)。下表列出四個(gè)地址組件的范圍：

DeviceNet地址組件的范圍

下圖是一個(gè)通用DeviceNet設(shè)備的對(duì)象模型：

　　標(biāo)識(shí)對(duì)象DeviceNet產(chǎn)品一般都有一個(gè)標(biāo)識(shí)對(duì)象實(shí)例（1實(shí)例）。此實(shí)例包含各種屬性，如供貨商ID、設(shè)備類型、產(chǎn)品代碼、版本、狀態(tài)、序列號(hào)、產(chǎn)品名稱和說明。標(biāo)識(shí)對(duì)象要求的服務(wù)是Get_Atrribute_Single和Reset。
　　報(bào)文路由對(duì)象 DeviceNet產(chǎn)品一般都有一個(gè)報(bào)文路由對(duì)象實(shí)例（1實(shí)例）。報(bào)文路由對(duì)象向其它對(duì)象傳送顯式報(bào)文。一般在DeviceNet網(wǎng)絡(luò)中它不具有外部可視性。
　　DeviceNet對(duì)象 DeviceNet產(chǎn)品一般都有一個(gè)DeviceNet對(duì)象實(shí)例（1實(shí)例）。該實(shí)例有下列屬性：節(jié)點(diǎn)地址或MAC ID ，波特率，總線關(guān)閉，總線關(guān)閉計(jì)數(shù)器，單元選擇和主機(jī)的MAC ID 。唯一要求的服務(wù)是Get_Atrribute_Single。
　　匯編對(duì)象 DeviceNet產(chǎn)品一般具有一個(gè)或多個(gè)可選的匯編對(duì)象。這些對(duì)象的主要任務(wù)就是將來自不同應(yīng)用對(duì)象的多個(gè)屬性（數(shù)據(jù)）組合成一個(gè)能夠隨單個(gè)信息傳送的屬性。
　　連接對(duì)象 DeviceNet產(chǎn)品一般至少包括兩個(gè)連接對(duì)象。每個(gè)連接對(duì)象代表DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上兩節(jié)點(diǎn)間虛擬連接中的一個(gè)端點(diǎn)。兩種連接類型分別稱為顯式報(bào)文連接和I/O報(bào)文連接。顯式報(bào)文包括屬性地址，屬性值和服務(wù)代碼來描述所請(qǐng)求的行為。I/O報(bào)文只包含數(shù)據(jù)。I/O報(bào)文中，所有有關(guān)如何處理數(shù)據(jù)的信息都包含在與該I/O報(bào)文相關(guān)的連接對(duì)象中。 晶振相關(guān)文章:晶振原理
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