基于無線hart協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議模型設(shè)計(已修改)
2025-05-26 13:29 本頁面
【正文】 基于無線HART協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議模型設(shè)計無線HART是一種專門為過程控制領(lǐng)域而設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，是HART現(xiàn)場總線在無線領(lǐng)域的延伸，其通信模型主要由應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層組成。其中數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上向網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)，其最基本的服務(wù)就是將來自節(jié)點網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)可靠的傳輸?shù)较噜徆?jié)點的網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議主要用于建立可靠的點到點的單跳通信。在層型的拓撲結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)無線HART數(shù)據(jù)鏈路層通信協(xié)議，這里所設(shè)計的算法已成功應(yīng)用于無線HART單跳網(wǎng)絡(luò)。1 無線HART拓撲結(jié)構(gòu)無線通信網(wǎng)絡(luò)拓撲主要包括星型和網(wǎng)狀兩種結(jié)構(gòu)，星型單跳網(wǎng)絡(luò)支持高可靠性的網(wǎng)絡(luò)通信，而網(wǎng)狀多跳網(wǎng)絡(luò)支持遠距離通信，無線HART協(xié)議支持網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)和星型拓撲兩種結(jié)構(gòu)，用戶可根據(jù)實際需要選擇星型或網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)，或者介于二者之間的拓撲結(jié)構(gòu)。本文根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場的實際要求，采用星型和網(wǎng)狀結(jié)合的兩層網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，第一層是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由網(wǎng)關(guān)和路由設(shè)備構(gòu)成。第二層是星型結(jié)構(gòu)，由路由設(shè)備以及現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)成。其中，網(wǎng)關(guān)負責(zé)無線HART網(wǎng)絡(luò)與工廠內(nèi)的其他網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)映射。簇首作為網(wǎng)絡(luò)管理者的代理，負責(zé)構(gòu)建由現(xiàn)場設(shè)備和路由設(shè)備構(gòu)成的星型結(jié)構(gòu)，監(jiān)測星型結(jié)構(gòu)性能。作為安全管理者代理，負責(zé)合并及轉(zhuǎn)發(fā)簇成員的數(shù)據(jù)。負責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)其他簇首的數(shù)據(jù)。簇成員負責(zé)獲取現(xiàn)場數(shù)據(jù)并發(fā)送到簇首。2 無線HART數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議無線HART數(shù)據(jù)鏈路層包括邏輯鏈路層協(xié)議(LLC)和介質(zhì)訪問控制層協(xié)議(MAC)，數(shù)據(jù)鏈路層主要定義數(shù)據(jù)幀格式，介質(zhì)訪問控制層主要負責(zé)管理和協(xié)調(diào)通信資源的分配和使用。 邏輯鏈路層 幀格式其中，地址指示為無線HART網(wǎng)絡(luò)支持兩種地址格式，一種用于局域網(wǎng)的短地址，一種用于廣域網(wǎng)的長地址。其中短地址由16位二進制組成，用戶可自行定義：長地址由64位二進制數(shù)組成，64位中高24位表示設(shè)備ID，低24位表示0UI地址(由IEEE STD ，其中無線HART的OUI地址為0x00181E)，中間16位表示設(shè)備類型(設(shè)備生產(chǎn)廠家確定)。時序號為絕對時序號的最低8位。網(wǎng)絡(luò)ID為無線HART根據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用類型確定的網(wǎng)絡(luò)ID號：數(shù)據(jù)包指示為數(shù)據(jù)包指示由8位二進制數(shù)組成，低3位表示數(shù)據(jù)包的類型，第4位表示網(wǎng)絡(luò)密鑰，第6位表示數(shù)據(jù)包的優(yōu)先級。
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