【正文】 的、批量的、非實(shí)時(shí)的、要求正確無誤的數(shù)據(jù)。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) ● 同步傳輸 同步傳輸由 OUT事務(wù)和 IN事務(wù)構(gòu)成，適于傳輸連續(xù)的、實(shí)時(shí)的、對(duì)正確性要求不高而對(duì)時(shí)間敏感的數(shù)據(jù)。當(dāng)USB設(shè)備收到數(shù)據(jù)和命令后，將依據(jù)先進(jìn)先出的原則處理到達(dá)的數(shù)據(jù)，使主機(jī)識(shí)別設(shè)備，安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序。應(yīng)用通信出現(xiàn)在主機(jī)的應(yīng)用程序與一個(gè)檢測(cè)到的外設(shè)交換數(shù)據(jù)的時(shí)候，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備目的的通信。主機(jī)只能通過端點(diǎn)與設(shè)備進(jìn)行通訊。所有設(shè)備都有一個(gè)端點(diǎn) 0，通常為控制端點(diǎn)，用于配置和控制各設(shè)備。管道只有主機(jī)和設(shè)備連接配置生效后才能形成。消息管道通常以雙向方式與端點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通信流具有一定的結(jié)構(gòu)，以便命令可靠地被識(shí)別和傳輸。通信流的示意圖如圖所示。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) 基于 USB接口的諸多優(yōu)點(diǎn)，越來越多的智能儀器系統(tǒng)需要設(shè)置 USB接口。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) 現(xiàn)場(chǎng)總線 隨著計(jì)算機(jī)功能的不斷增強(qiáng)，價(jià)格急劇降低，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到迅速發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)總線就是在這種背景下產(chǎn)生的。這些模擬數(shù)字混合儀表克服了單一模擬儀表的多種缺陷，給自動(dòng)化儀表的發(fā)展帶來了新的生機(jī)，為現(xiàn)場(chǎng)總線的誕生奠定了基礎(chǔ)。從用戶到設(shè)備制造商都強(qiáng)烈要求形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，組成開放互連網(wǎng)絡(luò)。開發(fā)這項(xiàng)技術(shù)首先必須制定相應(yīng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。此時(shí)各大公司均已清醒地認(rèn)識(shí)到，現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)勢(shì)在必行。它們大都在公司標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上逐漸形成，并得到其他公司、廠商、用戶以至于國(guó)際組織的支持。現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)由于采用了智能，能夠把原先 DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊，各輸入輸出模塊置入現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，加上現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備具有通信功能，現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量變送儀表可以與閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接傳送信號(hào)，因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室的計(jì)算機(jī)或控制儀表，直接在現(xiàn)場(chǎng)完成，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散控制。一個(gè)開放系統(tǒng)，是指它可以與世界上任何地方遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其他設(shè)備或系統(tǒng)連線。通過現(xiàn)場(chǎng)總線構(gòu)筑自動(dòng)化領(lǐng)域的開放互連系統(tǒng)。從根本上改變了 現(xiàn)有 DCS集中與分散相結(jié)合的控制系統(tǒng)體系，簡(jiǎn) 化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。當(dāng)需要增加現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備時(shí)無需要增設(shè)新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節(jié)省了投資，又減少了設(shè)計(jì)、安裝的工作量。避免因選擇某一品牌的產(chǎn)品而被限定死了使用設(shè)備的選擇范圍，不會(huì)為系統(tǒng)集成中部兼容的協(xié)議、接口而一籌莫展。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) CAN總線的發(fā)展與特點(diǎn) 控制器局部網(wǎng)（ CAN－ CONTROLLER AREA NETWORK）是 BOSCH公司為現(xiàn)代汽車應(yīng)用領(lǐng)先推出的一種多主機(jī)局部網(wǎng)，由于其卓越性能現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、多種控制設(shè)備、交通工具、醫(yī)療儀器以及建筑、環(huán)境控制等眾多部門。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) 分散式工業(yè)控制系統(tǒng)就是為適應(yīng)這種需要而發(fā)展起來的?，F(xiàn)場(chǎng)總線（ FIELDBUS）能同時(shí)滿足過程控制和制造業(yè)自動(dòng)化的需要，因而現(xiàn)場(chǎng)總線已成為工業(yè)數(shù)據(jù)總線領(lǐng)域中最為活躍的一個(gè)領(lǐng)域?？刂破骶植烤W(wǎng) CAN（ CONTROLLER AERANETWORK）正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生的。 CAN技術(shù)規(guī)范版本 中定義的 CAN報(bào)文格式，而 展的兩種報(bào)文格式。且無需站地址等節(jié)點(diǎn)信息。 ●直接通信距離最遠(yuǎn)可達(dá) 10；通信速率最高可達(dá) 1 （此時(shí)通信距離最長(zhǎng)為 40） 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) ● 節(jié)點(diǎn)數(shù)取決于總線驅(qū)動(dòng)電路，目前可達(dá) 110個(gè)； 報(bào)文標(biāo)識(shí)符可達(dá) 2032種（ ），而擴(kuò)展 標(biāo)準(zhǔn)（ ）的報(bào)文標(biāo)識(shí)符幾乎不受影 響。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) CAN的分層結(jié)構(gòu) CAN按照 OSI基本模型的原則劃分為兩層 :數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，如圖 。標(biāo)識(shí)符并不指明幀 的目的地，但描述數(shù)據(jù)的含義。 (3)恢復(fù)管理：發(fā)送期間，對(duì)于丟失仲裁或被錯(cuò)誤干擾 的幀 LLC子層具有自動(dòng)重發(fā)送功能。 發(fā)送部分功能 為發(fā)送數(shù)據(jù)封裝，包括接收 LLC幀及控制信息、 CRC計(jì)算、在 LLC幀的基礎(chǔ)上，附加 MAC特定信息構(gòu)造 MAC幀；發(fā)送媒體訪問管理，確認(rèn)總線空閑后，開始發(fā)送、并應(yīng)答，包括 MAC幀串行化、插入填充位 (位填充 )、在丟失仲裁情況下，退出仲裁并轉(zhuǎn)入接收方式、錯(cuò)誤檢測(cè) (監(jiān)控，格式校驗(yàn) )、應(yīng)答校檢、確認(rèn)超載條件、構(gòu)造超載幀、構(gòu)造出錯(cuò)幀、輸出串行位流至物理層。 1． MAC數(shù)據(jù)幀 數(shù)據(jù)幀將數(shù)據(jù)由發(fā)送器傳至接收器， MAC數(shù)據(jù)幀由七個(gè)不同位場(chǎng)構(gòu)成，如圖 ，它們是：幀起始 (SOFStart Of Frame)、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng) (兩位保留DLC場(chǎng) )、數(shù)據(jù)場(chǎng)、 CRC場(chǎng)、 ACK場(chǎng)和幀結(jié)束 (EOFEnd Of Frame)。 在 MAC數(shù)據(jù)幀中， RTR位數(shù)值為“ 0”。 (5) CRC場(chǎng)：包括 CRC序列及 CRC界定符。 (7) 幀結(jié)束 (EOF)： MAC的每個(gè)數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由 7個(gè) “隱性”位構(gòu)成幀結(jié)束標(biāo)志。注意，在 MAC遠(yuǎn)程幀中， RTR位數(shù)值為“ 1” 。出錯(cuò)幀由兩個(gè)不同場(chǎng)構(gòu)成。 (2)錯(cuò)誤界定符 錯(cuò)誤界定符由 8位“隱性”位構(gòu)成。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) 4．超載幀 超載幀為相鄰的數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀之間提供附加延時(shí)。當(dāng)某節(jié)點(diǎn)的超載標(biāo)志出現(xiàn)在總線上時(shí)所有其他節(jié)點(diǎn)都將檢測(cè)到，也發(fā)送超載標(biāo)志。此時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)完成送出超載標(biāo)志，并且所有節(jié)點(diǎn)同時(shí)開始發(fā)送剩余的 7個(gè) “隱性”位，以完成 8位長(zhǎng)度超載界定符。幀間空間包括間歇場(chǎng)和總線空閑場(chǎng)，如果先前是“錯(cuò)誤認(rèn)可”型的出錯(cuò)幀。 (2) 總線空閑場(chǎng) 總線空閑時(shí)間可以是任意長(zhǎng)度。其 間，若有其他節(jié)點(diǎn)的發(fā)送啟動(dòng)，則該節(jié)點(diǎn)中斷后 面的其他位，立即將變?yōu)榻邮掌鳌０l(fā)送器和接收器對(duì)幀的有效時(shí)點(diǎn)是不同的。允許節(jié)點(diǎn)訪問總線，幀可以起始發(fā)送。數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的優(yōu)先權(quán)標(biāo)注于幀的仲裁字段中。當(dāng)檢測(cè)到以上這些錯(cuò)誤時(shí)， LLC子層即被告之。如圖 ， REC和 TEC為零，節(jié)點(diǎn)是“錯(cuò)誤激活狀態(tài)”。錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器的內(nèi)容反映了總線干擾的相對(duì)程度。當(dāng)它們監(jiān)測(cè)到錯(cuò)誤時(shí)，所不同的是：錯(cuò)誤認(rèn)可狀態(tài)節(jié)點(diǎn)發(fā)具有“認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志”的出錯(cuò)幀，錯(cuò)誤激活狀態(tài)節(jié)點(diǎn)發(fā)具有“活動(dòng)錯(cuò)誤標(biāo)志”的出錯(cuò)幀。 CAN總線電氣連接為對(duì)稱差分驅(qū)動(dòng)。 CAN的傳輸速率與節(jié)點(diǎn)之間的距離有關(guān)，在沒有中繼的情況下，它們的關(guān)系如圖 。 下 頁(yè) 上 頁(yè) 返 回 藍(lán)牙技術(shù)的產(chǎn)生及概況 最早提出藍(lán)牙概念的是愛立信移動(dòng)通信公司?，F(xiàn)在藍(lán)牙規(guī)范已制定，該項(xiàng)技術(shù)已得到大多數(shù)公司的支持，許多公司都推出了自己的藍(lán)牙產(chǎn)品，藍(lán)牙芯片的廠商正致力于大力降低芯片的價(jià)格，藍(lán)牙不單單是線纜的替代品，它作為一種無線連接方案已初露鋒芒，逐漸擴(kuò)展到多個(gè)領(lǐng)域，并日趨成熟。 （ 2）以時(shí)分雙工進(jìn)行全雙工通信，理想通信距離為 10cm到 10m，增加發(fā)射功率可達(dá) 100m。 ?藍(lán)牙技術(shù)有如下特點(diǎn)： 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) （ 6）采用 FM調(diào)制方式，使設(shè)備變得更加簡(jiǎn)單可靠，使終端更加輕便。但是藍(lán)牙技術(shù)在連接方式和安全性方面卻有著一定的優(yōu)勢(shì)。總的來說，藍(lán)牙技術(shù)與紅外線技術(shù)是各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是藍(lán)牙技術(shù)較紅外線技術(shù)有更多的優(yōu)點(diǎn)，所以藍(lán)牙技術(shù)將有更大的發(fā)展?jié)摿?。同時(shí)，藍(lán)牙技術(shù)不像紅外線傳輸那樣，對(duì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的接口方向性有那么高的要求，在接收距離內(nèi)藍(lán)牙設(shè)備可以不必對(duì)準(zhǔn)，即可進(jìn)行通信傳輸。 （ 7）業(yè)務(wù)分配靈活，可以支持一個(gè)異步數(shù)據(jù)通道，或者 3個(gè)并發(fā)的同步語(yǔ)音通道，或者一個(gè)同時(shí)傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音的通道。 （ 4）唯一的 48位 BD_ADDR。隨著藍(lán)牙技術(shù)的不斷完善，其芯片制造工藝的不斷改進(jìn)，價(jià)格的大幅度降低將使其大規(guī)模應(yīng)用成為可能，并逐漸走向人們的生活。這個(gè)問題的提出直接引出了藍(lán)牙的產(chǎn)生。bps) 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) 圖 CAN總線的數(shù)值表示 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) 圖 CAN總線有效度與傳輸速率的關(guān)系 藍(lán)牙技術(shù) 下 頁(yè) 上 頁(yè) 返 回 藍(lán)牙技術(shù)是一項(xiàng)開放的全球統(tǒng)一的短距離無線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，它的目的是取消線纜及不兼容的標(biāo)準(zhǔn)，將無線電接收裝置內(nèi)嵌于藍(lán)牙芯片中，在將芯片整合在設(shè)備內(nèi)，各設(shè)備間自由連通，實(shí)現(xiàn)無線通信。 CAN中的總線數(shù)值為：“顯性” (Dominant)或“隱性” (Recessive)，顯性表示邏輯 “ 0”，隱性表示邏輯 “ 1” CAN總線具有 “線與”的能力，顯性和隱性位同時(shí)發(fā)送，總線數(shù)值是顯性。只有應(yīng)用戶的干預(yù)或其他節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求，才能恢復(fù)通信。當(dāng) TEC大于 255，節(jié)點(diǎn)由認(rèn)可狀態(tài)變?yōu)榭偩€關(guān)閉狀態(tài)。如果發(fā)送成功， TEC減少，接收成功， REC減少。在 CAN總線，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)可能處于下列三種狀態(tài)：錯(cuò)誤激活 (error active )、錯(cuò)誤認(rèn)可 (error passive )和總線關(guān)閉 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) 在每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 MAC層，都有兩個(gè)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器，“發(fā)送錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器 (TEC)”和“接收錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器 (REC)”。若具有相同標(biāo)識(shí)符的數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀同時(shí)被發(fā)送，按照 RTR位，數(shù)據(jù)幀較之遠(yuǎn)程幀具有較高優(yōu)先權(quán)。當(dāng)許多節(jié)點(diǎn)一起開始發(fā)送時(shí)，會(huì)產(chǎn)生沖突。對(duì)于接收器，若在幀結(jié)束最后一位前不存在錯(cuò)誤，則該幀為有效。當(dāng)發(fā)送器在發(fā)送位流中檢測(cè)到 5個(gè)數(shù)值相同的連續(xù)位 (包括填充位 )時(shí)，它在實(shí)際發(fā)送位流中，自動(dòng)插入一個(gè)補(bǔ)碼，如下所示； 末填充位流 100000abc 0111111abc 填充位流 1000001abc 0111110abc 其中： abc∈ {0， 1} 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) 數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀的其余位場(chǎng) ((CRC界定符、ACK場(chǎng)和幀結(jié)束 )為固定形式，不進(jìn)行位填充。如果在總線空閑 期間檢測(cè)到總線上“顯性”位將被理解為數(shù)據(jù)幀或 遠(yuǎn)程幀 的幀起始 SOF。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) （ b）“錯(cuò)誤認(rèn)可”的幀間空間 （ a）非“錯(cuò)誤認(rèn)可”的幀空間 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) (1) 間歇場(chǎng) 間歇場(chǎng)由 3個(gè) “隱性”位構(gòu)成。但超載幀間無幀間空間分隔。超載界定符由 8位“隱性”位構(gòu)成。如圖 。并監(jiān)控總線，直 至檢測(cè)到“隱性”位。 認(rèn)可錯(cuò)誤標(biāo)志：由 6位連續(xù)的 “隱性”位構(gòu)成。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) 3．出錯(cuò)幀 CAN是廣播式發(fā)送。遠(yuǎn)幀程由 6個(gè)位場(chǎng)構(gòu)成：幀起始 (SOF)、仲裁場(chǎng)、控制場(chǎng)、 CRC場(chǎng)、 ACK場(chǎng)和幀結(jié)束 (EOF)，如圖所示。 ACK隙是“隱性”位，所有無錯(cuò)誤地接收到該數(shù)據(jù)幀 的節(jié)點(diǎn)，以“顯性”位改寫此“隱性”位，作為應(yīng)答。 (4)數(shù)據(jù)場(chǎng)： MAC數(shù)據(jù)場(chǎng)與 LLC數(shù)據(jù)場(chǎng)格式相同。所有節(jié)點(diǎn)必須同步于 SOF的上 升沿。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) （二） MAC幀類型及結(jié)構(gòu) (a) MAC數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu) (b)仲裁場(chǎng)結(jié)構(gòu) (c)控制場(chǎng)結(jié)構(gòu) (d)CRC場(chǎng)結(jié)構(gòu) (e)ACK場(chǎng)結(jié)構(gòu) 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) CAN系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)間發(fā)送和接收四種不同類型的幀。 一、 邏輯鏈路控制 (LLC)子層 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) （二）、 LLC幀結(jié)構(gòu) （ 1） LLC數(shù)據(jù)幀 LLC數(shù)據(jù)幀由三個(gè)位場(chǎng)，即標(biāo)識(shí)符場(chǎng)、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度碼 (DLCData Length Code)場(chǎng)和 LLC數(shù)據(jù)場(chǎng)組成， 如圖 （ 2） LLC遠(yuǎn)程幀 LLC遠(yuǎn)程幀由兩個(gè)位場(chǎng) (標(biāo)識(shí)符場(chǎng)和 DLC場(chǎng) )組成， 標(biāo)識(shí)符格式與數(shù)據(jù)幀標(biāo)識(shí)符格式相同，如圖所 示。如果相關(guān)則接 受，并通知應(yīng)用層。當(dāng) CAN的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定后，網(wǎng)絡(luò)的性能將主要取決于 MAC層。 ● CAN的通信介質(zhì)可為雙絞線、同軸電纜或光 線，選擇靈活。尤其是在網(wǎng)絡(luò) 負(fù)載很重的情況下也不會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況（以太 網(wǎng)則可能）。 返 回 上 頁(yè) 下 頁(yè) CAN屬于總線式串行通信網(wǎng)絡(luò)，由于其采用了許多新技術(shù)及獨(dú)特的設(shè)計(jì)，與一般的通信總線相比，CAN總線的數(shù)據(jù)通信具有突出的可靠性、實(shí)時(shí)性和靈活性。為此， 1991年 9月 PHILIPS SEMICONDUCTORS制訂并發(fā)布了 CAN技術(shù)規(guī)范（ VERSION ）。盡管目前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的研究尚未能提出一個(gè)完善的標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)場(chǎng)總線的高性能價(jià)格比將吸引眾多工業(yè)控制系統(tǒng)采用。它在適應(yīng)范圍、可擴(kuò)展性、可維護(hù)性以及抗故障能力等方面，較之分散型儀表控制系統(tǒng)和集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都具有明顯的優(yōu)越性。 隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)