【正文】 量，多個部件可以同時發(fā)送或接受信息，幾乎不會出現(xiàn)總線爭用的現(xiàn)象。在全互連或部分互連以及環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中使用的總線就是專用總線。（2）非專用總線非專用總線可以被多種功能或多個部件所共享，所以也稱之為共享總線。每個部件都能通過共享總線與接在總線上的其他部件相連，但在同一時刻，卻只允許2個部件共享通信，其他部件間的通信要分時進行，因此準(zhǔn)確地應(yīng)稱之為分時共享總線。，總線可以有如下幾種類型：（1）局部總線局部總線又稱為芯片總線。它是微處理器總線的延伸，是微處理器與外部硬件接口的通路，如圖所示。它是構(gòu)成中央處理機或子系統(tǒng)內(nèi)所用的總線。局部總線通常包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線三類。（2）系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線又稱內(nèi)總線和板線總線，即微型計算機總線，用于各單片機微處理機之間、模塊之間的通信，可用于構(gòu)成分布式多機系統(tǒng)，如Multibus總線、STD總線、VME總線、PC總線等。一般微型機系統(tǒng)總線如圖所示。（3）外總線外總線又稱為通信總線，用于微處理機與其他智能儀器儀表間的通信。外總線通常通過總線控制器掛接在系統(tǒng)總線上，外總線如圖所示。常用的外總線有：連接智能儀器儀表的IEEE488通用接口總線；RS232C和RS422串行通信總線等。，總線又可分為兩種。（1）并行總線如果用若干根信號線同時傳遞信號，就構(gòu)成了并行總線。并行總線的特點是能以簡單的硬件來運行高速的數(shù)據(jù)傳輸和處理。（2）串行總線串行總線是按照信息逐位的順序傳送信號。其特點是可以用幾根信號線在遠距離范圍內(nèi)傳遞數(shù)據(jù)或信息，主要用于數(shù)據(jù)通信。STD總線在工業(yè)控制中廣泛采用，是因為它有以下特點：(1)小板結(jié)構(gòu)，高度模塊化。(2)嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化，廣泛的兼容性。(3)面向I/O的開放式設(shè)計，適合工業(yè)控制應(yīng)用。(4)高可靠性。—232C總線的特點。微機系統(tǒng)中最常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用于實現(xiàn)計算機與計算機之間、計算機與外設(shè)之間的同步或異步通訊。通訊距離可達15m，傳輸數(shù)據(jù)的速率可任意調(diào)整，最大可達20Kb/s。？有哪幾種典型的現(xiàn)場總線？它們的特點是怎樣的？現(xiàn)場總線是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，它主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。所以現(xiàn)場總線既是通信網(wǎng)絡(luò)，又是自控網(wǎng)絡(luò)。下面是幾種典型的現(xiàn)場總線。（1）CAN(Control Area Network)控制器局域網(wǎng)絡(luò)控制器局域網(wǎng)絡(luò)CAN是由德國Bosch公司的為汽車的監(jiān)測和控制而設(shè)計的，逐步發(fā)展到用于其它工業(yè)領(lǐng)域的控制。CAN已成為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 11898標(biāo)準(zhǔn)。CAN具有如下特性：(a)通信速率為5Kbps/10km,1Mbps/40m,節(jié)點數(shù)110個，傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纖等。(b)采用點對點、一點對多點及全局廣播幾種方式發(fā)送接收數(shù)據(jù)。(c)可實現(xiàn)全分布式多機系統(tǒng)且無主、從機之分，每個節(jié)點均主動發(fā)送報文，用此特點可方便地構(gòu)成多機備份系統(tǒng)。(d)采用非破壞性總線優(yōu)先級仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信號時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)發(fā)送信息；按節(jié)點類型分成不同的優(yōu)先級，可以滿足不同的實時要求。(e)支持三類報文幀：數(shù)據(jù)幀、遠程幀、超載幀。采用短幀結(jié)構(gòu)，每幀有效字節(jié)數(shù)為8個。這樣傳輸時間短，受干擾的概率低，且具有較好的檢錯效果。(f)采用循環(huán)冗余校驗CRC(Cyclic Redundancy Check)及其它檢錯措施，保證了極低的信息出錯率。(g)節(jié)點具有自動關(guān)閉功能，當(dāng)節(jié)點錯誤嚴(yán)重時，則自動切斷與總線的聯(lián)系，這樣不影響總線正常工作。(h)CAN單片機：Motorola公司生產(chǎn)帶CAN模塊的MC68HC05x4，Philips公司生產(chǎn)82C200，Intel公司生產(chǎn)帶CAN模塊的P8XC592。(j)CAN控制器：Philips公司生產(chǎn)的82C200，Intel公司生產(chǎn)的82527。(k)CAN I/O器件：Philips公司生產(chǎn)的82C150，具有數(shù)字和模擬I/O接口。（2）LONWORKS(Local Operating Network)局部操作網(wǎng)絡(luò)LONORKS是美國Echelon公司研制，主要有如下特性：(a)通信速率為78Kbps/2700m、,節(jié)點數(shù)32000個，傳輸介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜、光纖、電源線等。(b)采用Lon Talk通儲備協(xié)議，該協(xié)議遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO定義的開放系統(tǒng)互連OSI(Open System Interconnection)全部7層模型。(c)其核心是Neuron(神經(jīng)元)芯片，內(nèi)含了3個8位的CPU；第1個CPU為介質(zhì)訪問控制處理器，實現(xiàn)Lon Talk協(xié)議的第1層和第2層；第2個CPU為網(wǎng)絡(luò)處理器，實現(xiàn)Lon Talk協(xié)議的第3層至第6層；第3個CPU為應(yīng)用處理器，實現(xiàn)Lon Talk協(xié)議的第7層，執(zhí)行用戶編寫的代碼及用戶代碼所調(diào)用的操作系統(tǒng)服務(wù)。(d)Neuron芯片的編程語言為Neuron C，它是從ANSI C派生出來的。LONWORKS提供了一套開發(fā)工具LonBuilder與NodeBuilder。(e)Lon Talk協(xié)議提供了5種基本類型的報文服務(wù)：確認(rèn)(Acknowledged)、非確認(rèn)(Unacknowledged)、請求/響應(yīng)(Request/Response)、重復(fù)(Repeated)、非確認(rèn)重復(fù)(Unacknowledge Repeated)。(f)Lon Talk協(xié)議的介質(zhì)訪問控制子層(MAC)對CSMA作了改進，采用一種新的稱作Predictive PPersistent CSMA，根據(jù)總線負(fù)載隨機調(diào)整時間槽n(1～63)，從而在負(fù)載較輕時使介質(zhì)訪問延遲最小化，而在負(fù)載較重時使沖突的可能最小化。（3）PROFIBUS(Process Field Bus)過程現(xiàn)場總線PROFIBUS是德國標(biāo)準(zhǔn)，1991年在DIN 19245中分布了標(biāo)準(zhǔn)，PROFIBUS有幾種改進型，分別用于不同的場合，例如：(a)PROFIBUSPA(Process Automation)用于過程自動化，通過總線供電，提供本質(zhì)安全型，可用于危險防爆區(qū)域。(b)PORFIBUSFMS(Field bus Message Specification)用于一般自動化，適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。(c)PROFIBUSDP用于加工自動化領(lǐng)域，適用于分散的外圍設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)傳輸?！?2Mbps，最大傳輸距離在12Mbps時為100m、可用中繼器延長至10Km。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜。最多可掛接127個站點。PROFIBUS引入功能模塊的概念，不同的應(yīng)用需要使用不同的模塊。在一個確定的應(yīng)用中，按照PROFIBUS規(guī)范來定義模塊，寫明其硬件和軟件的性能，規(guī)范設(shè)備功能與PORFIBUS通信功能的一致性。PROFIBUS為開放系統(tǒng)協(xié)議，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，在德國建立了FZI信息研究中心，對制造廠和用戶開放，對其產(chǎn)品進行一致性檢測和實驗性檢測。（4）HART(Highway Addressable Remote Transclucer)可尋址遠程傳感器數(shù)據(jù)通路HART是美國Rosemount研制，HART協(xié)議參照ISO/OSI模型的第7層，即物理層、數(shù)據(jù)全連路層和應(yīng)用層，主要有如下特性：(a)物理層：采用基于Bell 202通信標(biāo)準(zhǔn)的FSK技術(shù)，即在4～20mA(DC)模擬信號上疊加FSK數(shù)字信號，邏輯1為1200Hz、邏輯0為2200Hz，波特率為1200bps，調(diào)制信號為177。(250Ω負(fù)載)。用屏蔽雙絞線單臺設(shè)備距離3000m，而多臺設(shè)備互連距離1500m。(b)數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)幀長度不固定，最長25個字節(jié)?？蓪さ刂窞?～15，當(dāng)?shù)刂窞?時，處于4～20mA(DC)與數(shù)字通信兼容狀態(tài)；當(dāng)?shù)刂窞?～15時，則處于全數(shù)字通信狀態(tài)。通信模式為“問答式”或“廣播式”。(c)應(yīng)用層：規(guī)定了三類命令，第1類是通用命令，適用于遵守HART協(xié)議的所有產(chǎn)品；第2類是普通命令，適用于遵守HART協(xié)議的大部分產(chǎn)品；第3類是特殊命令，適用于遵守HART協(xié)議的特殊產(chǎn)品。另外，為用戶提供了設(shè)備描述語言DDL(Device Description Language)。HART能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆要求，并可組成由手持編程器與管理系統(tǒng)主機作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。（5）FF(Foundation Fieldbus 現(xiàn)場總線基金會)現(xiàn)場總線FF現(xiàn)場總線是在過程自動化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。它以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)全連路層、應(yīng)用層為FF通信模型的相應(yīng)層次，并在應(yīng)用層上增加了用戶層。用戶層主要針對自動化測控應(yīng)用的需要，定義了信息存取的統(tǒng)一規(guī)則，采用設(shè)備描述語言規(guī)定了通用的功能塊集。FF現(xiàn)場總線分低速H1和高速H2兩種通信速率。,通信距離可達1900m(可加中繼器延長)，可支持總線供電，支持本質(zhì)安全防爆環(huán)境。，其通信距離分別為750m和500m。物理傳輸介質(zhì)可支持雙絞線，光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符合IEC11582標(biāo)準(zhǔn)。其物理媒介的傳輸信號采用曼徹斯特編碼。FF的主要技術(shù)內(nèi)容，包括FF通信協(xié)議；用于完成開放互連模型中第2～7層通信協(xié)議的通信棧(Communication Stack)；用于描述設(shè)備特征、參數(shù)、屬性及操作接口的DDL設(shè)備描述語言、設(shè)備描述字典；用于實現(xiàn)測量、控制、工程量轉(zhuǎn)換等應(yīng)用功能的功能塊；實現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、調(diào)度、管理等功能的系統(tǒng)軟件技術(shù)以及構(gòu)筑集成自動化系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的系統(tǒng)集成技術(shù)。本章作業(yè)簡述五種通用現(xiàn)場總線的特點及其應(yīng)用領(lǐng)域。