【文章內(nèi)容簡介】 錯(cuò)誤標(biāo)志的出錯(cuò)幀 不允許 總線關(guān)閉的節(jié)點(diǎn)參與通信即不發(fā)送也不接收只有應(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 返 回 上 頁 下 頁 三 物理層 從實(shí)際應(yīng)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(duì)稱差分驅(qū)動(dòng)總線末端均應(yīng)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(shí)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(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(lán)牙技術(shù) 下 頁 上 頁 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)無線通信藍(lán)牙作為短距離連接技術(shù)的新貴近年來發(fā)展迅速應(yīng)用廣泛 下 頁 上 頁 返 回 maxbook118 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1994年Ericsson公司倡導(dǎo)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(gè)問題的提出直接引出了藍(lán)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(xiàng)技術(shù)正式命名為藍(lán)牙現(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 藍(lán)牙技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)參數(shù) 返 回 上 頁 下 頁 一 藍(lán)牙技術(shù)與其他無線技術(shù)的比較 藍(lán)牙技術(shù)作為一個(gè)全球公開的無線應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)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(shí)隨地的進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的交換和傳輸隨著藍(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 返 回 上 頁 下 頁 1使用24GHz的ISM公用頻段可不必申請(qǐng)專用許可證 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 3采用快頻段短分組和前向糾錯(cuò)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(diǎn)外設(shè)連接個(gè)人網(wǎng)絡(luò)PAN等三大范疇的應(yīng)用 藍(lán)牙技術(shù)有如下特點(diǎn) 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(duì)稱連接或者速率4326kbits的對(duì)稱連接 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 返 回 上 頁 下 頁 一藍(lán)牙技術(shù)與紅外線技術(shù) 紅外線技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的無線傳輸技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)相比紅外技術(shù)發(fā)展已經(jīng)非常成熟其較藍(lán)牙技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉并且傳輸速度快但是藍(lán)牙技術(shù)在連接方式和安全性方面卻有著一定的優(yōu)勢藍(lán)牙技術(shù)支持點(diǎn)對(duì)多的通信一個(gè)設(shè)備可以同時(shí)和7個(gè)設(shè)備連接起來而紅外線技術(shù)只有兩個(gè)設(shè)備相互連接同時(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)行通信傳輸對(duì)于有安全需求的地方藍(lán)牙技術(shù)也稍顯優(yōu)勢總的來說藍(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?返 回 上 頁 下 頁 二藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)其傳輸速率可到達(dá)11Mbs并與IEEE80211完全兼容IEEE80211b的發(fā)射功率較高傳輸距離可達(dá)100m最大傳輸速率為11Mbs就傳輸速率來看藍(lán)牙技術(shù)更適合個(gè)人攜帶的信息傳輸量較小的設(shè)備而對(duì)于對(duì)傳輸速率要求極高的情況下IEEE80211b則更適合帶有藍(lán)牙技術(shù)的芯片能夠做到非常小并且因?yàn)槠涞凸闹С质‰娔Ｊ蕉蛊鋬r(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于價(jià)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(shí)高速聯(lián)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)就顯得力不從心所以目前許多企業(yè)建筑群飛機(jī)場等網(wǎng)絡(luò)范圍較大傳輸速率較高的地方采用IEEE80211b 返 回 上 頁 下 頁 三藍(lán)牙技術(shù)與HomeRF HomeRF與藍(lán)牙技術(shù)相似其發(fā)展目的是為了實(shí)現(xiàn)無線家庭網(wǎng)絡(luò)將家用電器如電視機(jī)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?jǐn)?shù)據(jù)和語音HomeRF在技術(shù)上與藍(lán)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(dá)到2Mbs同時(shí)支持6路語音通道同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中可以最多連接設(shè)備128個(gè)每個(gè)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中都是獨(dú)立的不受中央節(jié)點(diǎn)控制與藍(lán)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(lán)牙技術(shù)IEEE80211bHomeRF三種短距離無線通信傳輸標(biāo)準(zhǔn)各有優(yōu)缺點(diǎn)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(yīng)用通信在配置通信中主機(jī)通知設(shè)備使設(shè)備準(zhǔn)備好交換數(shù)據(jù)這類通信主要發(fā)生在上電或連接時(shí)主機(jī)檢測到外設(shè)的時(shí)候應(yīng)用通信出現(xiàn)在主機(jī)的應(yīng)用程序與一個(gè)檢測到的外設(shè)交換數(shù)據(jù)的時(shí)候是實(shí)現(xiàn)設(shè)備目的的通信例如對(duì)鍵盤來說應(yīng)用通信是發(fā)送按鍵數(shù)據(jù)給主機(jī)告訴一個(gè)應(yīng)用程序顯示一個(gè)特性或執(zhí)行某種動(dòng)作主機(jī)上的軟件通過一系列的通信流與邏輯設(shè)備進(jìn)行通信 返 回 上 頁 下 頁 1設(shè)備端點(diǎn) 每個(gè)USB設(shè)備內(nèi)有一個(gè)或多個(gè)邏輯連接點(diǎn)稱為端點(diǎn) Endpoint 端點(diǎn)是USB系統(tǒng)用來交換數(shù)據(jù)的特定邏輯地址每個(gè)端點(diǎn)都有自己的特性和用途對(duì)主機(jī)來說不同的端點(diǎn)實(shí)際上就是對(duì)應(yīng)的不同的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)對(duì)設(shè)備來說不同的端點(diǎn)對(duì)應(yīng)不同的硬件電路每個(gè)端點(diǎn)在設(shè)備出廠時(shí)已定義好主機(jī)只能通過端點(diǎn)與設(shè)備進(jìn)行通訊在USB協(xié)議規(guī)范中用4位地址標(biāo)識(shí)端點(diǎn)地址每一個(gè)端點(diǎn)都有唯一的地址每個(gè)設(shè)備最多有16個(gè)端點(diǎn)每個(gè)端點(diǎn)都有一定的特性包括端點(diǎn)號(hào)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(gè)端點(diǎn)指定一種傳輸類型所有設(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)備其他端點(diǎn)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(dòng)程序和端點(diǎn)組成的通信通道其中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)稱為通信流可實(shí)現(xiàn)主機(jī)的一個(gè)內(nèi)存緩沖區(qū)和設(shè)備的端點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸主機(jī)USB系統(tǒng)軟件和設(shè)備的端點(diǎn)0之間的連接稱為缺省管道默認(rèn)管道管道只有主機(jī)和設(shè)備連接配置生效后才能形成管道的序列號(hào)是主機(jī)臨時(shí)給定的當(dāng)設(shè)備從主機(jī)移去時(shí)管道同時(shí)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(shí)對(duì)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(jìn)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(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)別和傳輸傳輸時(shí)由主機(jī)向USB設(shè)備發(fā)出請(qǐng)求然后在適當(dāng)?shù)姆较蛏蟼鬏敂?shù)據(jù)端點(diǎn)在后來的某個(gè)時(shí)刻返回一個(gè)狀態(tài)作為響應(yīng)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(duì)設(shè)備進(jìn)行配置一旦設(shè)備連接到某一個(gè)USB的端口上USB就會(huì)產(chǎn)生一系列的操作來完成對(duì)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(jī)后無源設(shè)備插入主機(jī)或有源 設(shè)備重新供電主機(jī)通過檢測信號(hào)線上的電平 變化發(fā)現(xiàn)設(shè)備的接入 ②主機(jī)通過詢問設(shè)備獲取確切的信息 ③主機(jī)得知設(shè)備連接到哪個(gè)端口上并向這個(gè)端口發(fā) 出復(fù)位命令 返 回 上 頁 下 頁 ④設(shè)備上電所有的寄存器復(fù)位并且以缺省地址0以及 端點(diǎn)0響應(yīng)命令 ⑤主機(jī)通過缺省地址與端點(diǎn)0進(jìn)行通訊并賦予設(shè)備空閑 的地址以后設(shè)備對(duì)該地址進(jìn)行響應(yīng) ⑥主機(jī)讀取設(shè)備狀態(tài)確認(rèn)設(shè)備的屬性 ⑦主機(jī)依照讀取的USB狀態(tài)進(jìn)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(dāng)通信任務(wù)完成后該設(shè)備被移走時(shí)無源設(shè)備拔 出主機(jī)端口或有源設(shè)備斷電設(shè)備向主機(jī)報(bào)告 主機(jī)關(guān)閉端口釋放相應(yīng)資源 返 回 上 頁 下 頁 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(gè)USB口這類產(chǎn)品只要按照其使用手冊(cè)編程即可實(shí)現(xiàn)USB接口功能對(duì)于不具備USB口的微處理器可通過專用芯片實(shí)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(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)展據(jù)統(tǒng)計(jì)過去二十年中計(jì)算機(jī)和通信的年增長率不低于25是計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的實(shí)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(dòng)化系統(tǒng)要與外界交換信息要實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的信息集成要實(shí)施綜合自動(dòng)化就必須設(shè)計(jì)出一種能夠在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境運(yùn)行的性能可靠造價(jià)低廉的通信系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場自動(dòng)化智能設(shè)備之間的多點(diǎn)數(shù)字通信形成工廠底層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)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(hào)數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的基礎(chǔ)1983年Honeywell1984年美國儀表協(xié)會(huì)ISA下屬的標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)施工作組中的ISASP50開始制定現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)1985年國際電工委員會(huì)決定由Proway Working Group負(fù)責(zé)現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)簡稱為PROFIBUS由此拉開了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)1993年以HoneywellBailey等公司為首成立了World FIPFactory Instrumentation Protocol組織有120多個(gè)公司加盟該組織并以法國標(biāo)準(zhǔn)FIP為基礎(chǔ)制定現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)此時(shí)各大公司均已清醒地認(rèn)識(shí)到現(xiàn)場總線應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的國際標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)場總線技術(shù)勢在必行但總線標(biāo)準(zhǔn)的制定工作并非a name=baidusnap0/a一帆/B風(fēng)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(tuán)受自身商業(yè)利益的驅(qū)動(dòng)致使總線的標(biāo)準(zhǔn)化工作進(jìn)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(huì)推動(dòng)了現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(luò)是H1低速總線開始進(jìn)入實(shí)用階段 返 回 上 頁 下 頁 與此同時(shí)在不同行業(yè)還陸續(xù)派生出一些有影響的總線標(biāo)準(zhǔn)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(gè)公司的商業(yè)利益預(yù)計(jì)在今后一段時(shí)間內(nèi)會(huì)出現(xiàn)幾種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)共存同一生產(chǎn)現(xiàn)場有幾種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連通訊的局面但發(fā)展共同遵從的統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)與優(yōu)點(diǎn) 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(duì)一的設(shè)備連線按控制回路分別進(jìn)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(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)場完成實(shí)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(hào)替代模擬信號(hào)因而可實(shí)現(xiàn)一對(duì)電線上傳輸多個(gè)信號(hào)包括多個(gè)運(yùn)行參數(shù)值多個(gè)設(shè)備狀態(tài)故障信息同時(shí)又為的多個(gè)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(hù)費(fèi)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(diǎn) ●系統(tǒng)的開放性 開放是指相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的一致性公開性強(qiáng)調(diào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的共識(shí)與遵從一個(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)連線通信協(xié)議一致公開各不同廠家的設(shè)備之間可實(shí)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(luò)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(yīng)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(dòng)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(shí)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(shí)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(bǔ)償計(jì)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(dòng)控制的 基本功能并可隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài) ●系統(tǒng)結(jié)