【文章內(nèi)容簡介】 錯誤標志的出錯幀 不允許 總線關(guān)閉的節(jié)點參與通信即不發(fā)送也不接收只有應用戶的干預或其他節(jié)點的請求才能恢復通信 返 回 上 頁 下 頁 三 物理層 從實際應用的角度CAN的物理層主要包括接口的連接方式總線電平和傳輸速率等內(nèi)容CAN總線電氣連接為對稱差分驅(qū)動總線末端均應接入電阻以抑制反射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發(fā)送總線數(shù)值是顯性顯性隱性狀態(tài)在總線上的差分電壓表示如圖839所示CAN的傳輸速率與節(jié)點之間的距離有關(guān)在沒有中繼的情況下它們的關(guān)系如圖840所示由圖可知距離速率積約為常數(shù)即距離速率 40M mbps 返 回 上 頁 下 頁 圖839 CAN總線的數(shù)值表示 返 回 上 頁 下 頁 圖 840 CAN總線有效度與傳輸速率的關(guān)系 86 藍牙技術(shù) 下 頁 上 頁 返 回 藍牙技術(shù)是一項開放的全球統(tǒng)一的短距離無線通信協(xié)議標準它的目的是取消線纜及不兼容的標準將無線電接收裝置內(nèi)嵌于藍牙芯片中在將芯片整合在設(shè)備內(nèi)各設(shè)備間自由連通實現(xiàn)無線通信藍牙作為短距離連接技術(shù)的新貴近年來發(fā)展迅速應用廣泛 下 頁 上 頁 返 回 maxbook118 藍牙技術(shù)的產(chǎn)生及概況 最早提出藍牙概念的是愛立信移動通信公司1994年Ericsson公司倡導建立一種低功耗低成本的無線連接口以解決互連設(shè)備間的電纜問題這個問題的提出直接引出了藍牙的產(chǎn)生1998年Ericsson與Nokia IBM Intel Toshiba公司成立了 SIG special Interest Group 并將這項技術(shù)正式命名為藍牙現(xiàn)在藍牙規(guī)范已制定該項技術(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牙產(chǎn)品藍牙芯片的廠商正致力于大力降低芯片的價格藍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展到多個領(lǐng)域并日趨成熟 藍牙技術(shù)指標和系統(tǒng)參數(shù) 返 回 上 頁 下 頁 一 藍牙技術(shù)與其他無線技術(shù)的比較 藍牙技術(shù)作為一個全球公開的無線應用標準通過把數(shù)據(jù)設(shè)備用無線鏈路連接起來使人們能隨時隨地的進行數(shù)據(jù)信息的交換和傳輸隨著藍牙技術(shù)的不斷完善其芯片制造工藝的不斷改進價格的大幅度降低將使其大規(guī)模應用成為可能并逐漸走向人們的生活 返 回 上 頁 下 頁 1使用24GHz的ISM公用頻段可不必申請專用許可證 2以時分雙工進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100m 3采用快頻段短分組和前向糾錯技術(shù)可有效降低干擾提高通信的安全性 4唯一的48位BD_ADDR 5通信協(xié)議采用分層結(jié)構(gòu)支持語音數(shù)據(jù)訪問點外設(shè)連接個人網(wǎng)絡PAN等三大范疇的應用 藍牙技術(shù)有如下特點 返 回 上 頁 下 頁 6采用FM調(diào)制方式使設(shè)備變得更加簡單可靠使終端更加輕便 8每一話音通道可支持速率64kbits的同步 話音異步通道可支持前向速率721kbits反向速率576kbits的非對稱連接或者速率4326kbits的對稱連接 7業(yè)務分配靈活可以支持一個異步數(shù)據(jù)通道或者3個并發(fā)的同步語音通道或者一個同時傳送異步數(shù)據(jù)和同步話音的通道 返 回 上 頁 下 頁 一藍牙技術(shù)與紅外線技術(shù) 紅外線技術(shù)是目前應用最廣泛的無線傳輸技術(shù)與藍牙技術(shù)相比紅外技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟其較藍牙技術(shù)最大的優(yōu)點是價格低廉并且傳輸速度快但是藍牙技術(shù)在連接方式和安全性方面卻有著一定的優(yōu)勢藍牙技術(shù)支持點對多的通信一個設(shè)備可以同時和7個設(shè)備連接起來而紅外線技術(shù)只有兩個設(shè)備相互連接同時藍牙技術(shù)不像紅外線傳輸那樣對發(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)藍牙設(shè)備可以不必對準即可進行通信傳輸對于有安全需求的地方藍牙技術(shù)也稍顯優(yōu)勢總的來說藍牙技術(shù)與紅外線技術(shù)是各有優(yōu)缺點但是藍牙技術(shù)較紅外線技術(shù)有更多的優(yōu)點所以藍牙技術(shù)將有更大的發(fā)展?jié)摿?返 回 上 頁 下 頁 二藍牙技術(shù)與IEEE80211b IEEE80211b是繼IEEE80211之后制定的新的高速無線局域網(wǎng)標準其傳輸速率可到達11Mbs并與IEEE80211完全兼容IEEE80211b的發(fā)射功率較高傳輸距離可達100m最大傳輸速率為11Mbs就傳輸速率來看藍牙技術(shù)更適合個人攜帶的信息傳輸量較小的設(shè)備而對于對傳輸速率要求極高的情況下IEEE80211b則更適合帶有藍牙技術(shù)的芯片能夠做到非常小并且因為其低功耗支持省電模式而使其價格遠遠低于價格昂貴的80211b組件由于其本身的短距離傳輸速率較低的性質(zhì)在多終端同時高速聯(lián)入網(wǎng)絡時就顯得力不從心所以目前許多企業(yè)建筑群飛機場等網(wǎng)絡范圍較大傳輸速率較高的地方采用IEEE80211b 返 回 上 頁 下 頁 三藍牙技術(shù)與HomeRF HomeRF與藍牙技術(shù)相似其發(fā)展目的是為了實現(xiàn)無線家庭網(wǎng)絡將家用電器如電視機電冰箱電話PC等設(shè)備以無線電波相互連接起來其工作頻段是24Ghz支持數(shù)據(jù)和語音HomeRF在技術(shù)上與藍牙技術(shù)有很多相似之處它也采用跳頻技術(shù)只不過其頻率跳躍為50次s傳輸距離為50m傳輸速率可以達到2Mbs同時支持6路語音通道同一個網(wǎng)絡中可以最多連接設(shè)備128個每個設(shè)備在網(wǎng)絡中都是獨立的不受中央節(jié)點控制與藍牙技術(shù)相比HomeRF更側(cè)重的是低成本的家庭語音和數(shù)據(jù)無線通信以及PC和其外設(shè)連接的無線局域網(wǎng) 返 回 上 頁 下 頁 總結(jié) 就無線通信來說藍牙技術(shù)IEEE80211bHomeRF三種短距離無線通信傳輸標準各有優(yōu)缺點因此在不同技術(shù)要求的場合下用戶可以各取所需隨著技術(shù)的不斷發(fā)展它們也在不斷的日趨完善 返 回 上 頁 下 頁 返 回 上 頁 下 頁 5USB總線的通信流 USB通信可以分為配置通信和應用通信在配置通信中主機通知設(shè)備使設(shè)備準備好交換數(shù)據(jù)這類通信主要發(fā)生在上電或連接時主機檢測到外設(shè)的時候應用通信出現(xiàn)在主機的應用程序與一個檢測到的外設(shè)交換數(shù)據(jù)的時候是實現(xiàn)設(shè)備目的的通信例如對鍵盤來說應用通信是發(fā)送按鍵數(shù)據(jù)給主機告訴一個應用程序顯示一個特性或執(zhí)行某種動作主機上的軟件通過一系列的通信流與邏輯設(shè)備進行通信 返 回 上 頁 下 頁 1設(shè)備端點 每個USB設(shè)備內(nèi)有一個或多個邏輯連接點稱為端點 Endpoint 端點是USB系統(tǒng)用來交換數(shù)據(jù)的特定邏輯地址每個端點都有自己的特性和用途對主機來說不同的端點實際上就是對應的不同的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)對設(shè)備來說不同的端點對應不同的硬件電路每個端點在設(shè)備出廠時已定義好主機只能通過端點與設(shè)備進行通訊在USB協(xié)議規(guī)范中用4位地址標識端點地址每一個端點都有唯一的地址每個設(shè)備最多有16個端點每個端點都有一定的特性包括端點號傳輸方式總線訪問頻率帶寬數(shù)據(jù)包的最大容量等等每個端點指定一種傳輸類型所有設(shè)備都有一個端點0通常為控制端點用于配置和控制各設(shè)備其他端點在設(shè)備配置后才能生效 返 回 上 頁 下 頁 2管道 管道Pipe是USB系統(tǒng)通信驅(qū)動程序和端點組成的通信通道其中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)稱為通信流可實現(xiàn)主機的一個內(nèi)存緩沖區(qū)和設(shè)備的端點之間的數(shù)據(jù)傳輸主機USB系統(tǒng)軟件和設(shè)備的端點0之間的連接稱為缺省管道默認管道管道只有主機和設(shè)備連接配置生效后才能形成管道的序列號是主機臨時給定的當設(shè)備從主機移去時管道同時取消 返 回 上 頁 下 頁 管道分為流管道 Stream Pipe 和消息管道 Message Pipe 流管道在傳輸數(shù)據(jù)時對數(shù)據(jù)分組沒有結(jié)構(gòu)要求數(shù)據(jù)在管道中以順序先進先出方式單向傳輸支持批量同步和中斷傳輸方式消息管道通常以雙向方式與端點進行數(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別和傳輸傳輸時由主機向USB設(shè)備發(fā)出請求然后在適當?shù)姆较蛏蟼鬏敂?shù)據(jù)端點在后來的某個時刻返回一個狀態(tài)作為響應缺省管道總是消息管道消息管道支持控制傳輸類型通信流的示意圖如圖所示 返 回 上 頁 下 頁 6USB接口工作過程 USB設(shè)備可以即插即用但在使用之前必須對設(shè)備進行配置一旦設(shè)備連接到某一個USB的端口上USB就會產(chǎn)生一系列的操作來完成對設(shè)備的配置這種操作被稱為總線枚舉enumeration過程只有枚舉成功了接口才能正常工作USB的基本工作過程如下 ①USB設(shè)備接入主機后無源設(shè)備插入主機或有源 設(shè)備重新供電主機通過檢測信號線上的電平 變化發(fā)現(xiàn)設(shè)備的接入 ②主機通過詢問設(shè)備獲取確切的信息 ③主機得知設(shè)備連接到哪個端口上并向這個端口發(fā) 出復位命令 返 回 上 頁 下 頁 ④設(shè)備上電所有的寄存器復位并且以缺省地址0以及 端點0響應命令 ⑤主機通過缺省地址與端點0進行通訊并賦予設(shè)備空閑 的地址以后設(shè)備對該地址進行響應 ⑥主機讀取設(shè)備狀態(tài)確認設(shè)備的屬性 ⑦主機依照讀取的USB狀態(tài)進行配置如果設(shè)備所需 的USB資源得以滿足就發(fā)送配置命令給設(shè)備該 設(shè)備就可以使用了枚舉過程結(jié)束 ⑧當通信任務完成后該設(shè)備被移走時無源設(shè)備拔 出主機端口或有源設(shè)備斷電設(shè)備向主機報告 主機關(guān)閉端口釋放相應資源 返 回 上 頁 下 頁 基于USB接口的諸多優(yōu)點越來越多的智能儀器系統(tǒng)需要設(shè)置USB接口目前已有微處理器廠商推出具有USB接口的產(chǎn)品如Silabs公司的C8051F3601帶有一個USB口這類產(chǎn)品只要按照其使用手冊編程即可實現(xiàn)USB接口功能對于不具備USB口的微處理器可通過專用芯片實現(xiàn)其USB接口功能有多家公司不斷推出USB接口專用芯片如Philips公司的PDIUSBD11PDIUSBD12NetChip的NET288NS公司的USBN96039604等 返 回 上 頁 下 頁 85 現(xiàn)場總線 隨著計算機功能的不斷增強價格急劇降低計算機與計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)得到迅速發(fā)展據(jù)統(tǒng)計過去二十年中計算機和通信的年增長率不低于25是計算機集成制造系統(tǒng)的實施具備了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)但處于企業(yè)生產(chǎn)過程底層的測控自動化系統(tǒng)要與外界交換信息要實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的信息集成要實施綜合自動化就必須設(shè)計出一種能夠在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境運行的性能可靠造價低廉的通信系統(tǒng)以實現(xiàn)現(xiàn)場自動化智能設(shè)備之間的多點數(shù)字通信形成工廠底層網(wǎng)絡系統(tǒng)實現(xiàn)底層現(xiàn)場設(shè)備之間以及生產(chǎn)現(xiàn)場與外界的信息交換現(xiàn)場總線就是在這種背景下產(chǎn)生的 返 回 上 頁 下 頁 傳輸信號數(shù)字化是實現(xiàn)數(shù)字通信的基礎(chǔ)1983年Honeywell1984年美國儀表協(xié)會ISA下屬的標準與實施工作組中的ISASP50開始制定現(xiàn)場總線標準1985年國際電工委員會決定由Proway Working Group負責現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)與標準的研究制定工作1986年德國開始制定過程現(xiàn)場總線Process Fieldbus標準簡稱為PROFIBUS由此拉開了現(xiàn)場總線標準制定及其產(chǎn)品開發(fā)的序幕 返 回 上 頁 下 頁 SiemensRocemountABBFoxboroYokogawa等80家公司聯(lián)合成立了ISPInteroperable System Protocol組織著手在PROFIBUS的基礎(chǔ)上制定現(xiàn)場總線標準1993年以HoneywellBailey等公司為首成立了World FIPFactory Instrumentation Protocol組織有120多個公司加盟該組織并以法國標準FIP為基礎(chǔ)制定現(xiàn)場總線標準此時各大公司均已清醒地認識到現(xiàn)場總線應該有一個統(tǒng)一的國際標準現(xiàn)場總線技術(shù)勢在必行但總線標準的制定工作并非a name=baidusnap0/a一帆/B風順由于行業(yè)與地域發(fā)展歷史等原因加之各公司和企業(yè)集團受自身商業(yè)利益的驅(qū)動致使總線的標準化工作進展緩慢 返 回 上 頁 下 頁 1994年ISP和World FIP北美部分合并成立了現(xiàn)場總線基金會推動了現(xiàn)場總線標準的制定和產(chǎn)品開發(fā)于1996年第一季度頒布了低速總線H1的標準安裝了示范系統(tǒng)將不同廠商的符合規(guī)范的儀表互連為控制系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡是H1低速總線開始進入實用階段 返 回 上 頁 下 頁 與此同時在不同行業(yè)還陸續(xù)派生出一些有影響的總線標準它們大都在公司標準的基礎(chǔ)上逐漸形成并得到其他公司廠商用戶以至于國際組織的支持大千世界眾多行業(yè)需求各異加上要考慮已有各種總線產(chǎn)品的投資效益和各個公司的商業(yè)利益預計在今后一段時間內(nèi)會出現(xiàn)幾種現(xiàn)場總線標準共存同一生產(chǎn)現(xiàn)場有幾種異構(gòu)網(wǎng)絡互連通訊的局面但發(fā)展共同遵從的統(tǒng)一的標準規(guī)范真正形成開放互連系統(tǒng)是大勢所趨 返 回 上 頁 下 頁 maxbook118線的特點與優(yōu)點 現(xiàn)場總線系統(tǒng)打破了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式傳統(tǒng)模擬控制系統(tǒng)采用一對一的設(shè)備連線按控制回路分別進行連線現(xiàn)場總線系統(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)場設(shè)備加上現(xiàn)場設(shè)備具有通信功能現(xiàn)場的測量變送儀表可以與閥門等執(zhí)行機構(gòu)直接傳送信號因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室的計算機或控制儀表直接在現(xiàn)場完成實現(xiàn)了徹底的分散控制 返 回 上 頁 下 頁 由于采用數(shù)字信號替代模擬信號因而可實現(xiàn)一對電線上傳輸多個信號包括多個運行參數(shù)值多個設(shè)備狀態(tài)故障信息同時又為的多個設(shè)備提供電源現(xiàn)場設(shè)備以外不再需要模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換部件這樣就為簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)節(jié)約硬件設(shè)備節(jié)約連線電源與各種安裝維護費用創(chuàng)造了條件 返 回 上 頁 下 頁 現(xiàn)場總線系統(tǒng)在技術(shù)上具有以下特點 ●系統(tǒng)的開放性 開放是指相對標準的一致性公開性強調(diào)對標準的共識與遵從一個開放系統(tǒng)是指它可以與世界上任何地方遵守相同標準的其他設(shè)備或系統(tǒng)連線通信協(xié)議一致公開各不同廠家的設(shè)備之間可實現(xiàn)信息交換現(xiàn)場總線開發(fā)者就是要致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡的開放系統(tǒng)用戶可按自己的需要和考慮把來自不同供應商的產(chǎn)品組成大小隨意系統(tǒng)通過現(xiàn)場總線構(gòu)筑自動化領(lǐng)域的開放互連系統(tǒng) 返 回 上 頁 下 頁 ●互可操作性和互用性 互可操作性是指實現(xiàn)互聯(lián) 設(shè)備間系統(tǒng)間的信息傳送與溝通而互用則意 味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的實現(xiàn)可相互替 換 ●現(xiàn)場設(shè)備的智能化和功能自治性 它將傳感測量 補償計算工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場 設(shè)備中完成僅靠現(xiàn)場設(shè)備即可完成自動控制的 基本功能并可隨時診斷設(shè)備的運行狀態(tài) ●系統(tǒng)結(jié)