資源描述：
《Profibus和CAN現(xiàn)場總線的幀轉(zhuǎn)換》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、Profibus和CAN現(xiàn)場總線的幀轉(zhuǎn)換1?概述現(xiàn)場總線是一種用于智能化現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的開放式、數(shù)字化、雙向串行、多節(jié)點的通信總線。在實際的生產(chǎn)建設(shè)中，我們將會經(jīng)常遇到將不同現(xiàn)場總線的設(shè)備集成在一起或者在某一現(xiàn)場總線中利用其他現(xiàn)場總線協(xié)議的設(shè)備的問題。這就涉及到了不同的現(xiàn)場總線協(xié)議的協(xié)議轉(zhuǎn)化。數(shù)據(jù)鍵路層的幀轉(zhuǎn)換是這些協(xié)議轉(zhuǎn)化中的一個很關(guān)鍵的問題。在這里，我們以Profibus-DP和CAN這兩種當(dāng)今使用廣泛的現(xiàn)場總線來研究現(xiàn)場總線的協(xié)議幀轉(zhuǎn)化。2CAN現(xiàn)場總線的傳輸層協(xié)議簡介傳輸層是CAN協(xié)議的核心。它把接收到的報文提供
2、給對象層，以及接收來自對象層的報文。傳輸層負(fù)責(zé)位定時及同步、報文分幀、仲裁、應(yīng)答、錯誤檢測和標(biāo)定、故障界定。報文路由：報文的內(nèi)容由識別符命名。識別符不指出報文的目的地，但解釋數(shù)據(jù)的含義。因此，網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點可以通過報文濾波確定是否應(yīng)對該數(shù)據(jù)做出反應(yīng)。報文傳輸由以下4個不同的幀類型所表示和控制：·數(shù)據(jù)幀：數(shù)據(jù)幀攜帶數(shù)據(jù)從發(fā)送器至接收器?！みh(yuǎn)程幀：總線單元發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)幀?！ゅe誤幀：任何單元檢測到一總線錯誤就發(fā)出錯誤幀?！み^載幀：過載幀用以在先行的和后續(xù)的數(shù)據(jù)幀（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一附加的延時。數(shù)據(jù)幀（
3、或遠(yuǎn)程幀）通過幀間空間與前述的各幀分開。在這里我們以數(shù)據(jù)幀為例來分析CAN的幀結(jié)構(gòu)。2.1?數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀由7個不同的位場組成，如圖1所示：（1）幀起始它標(biāo)志數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀的起始，由一個單獨(dú)的“顯性”位組成。（2）仲裁域仲裁域包括識別符（ID）和遠(yuǎn)程發(fā)送請求位（RTR）。識別符（ID）：識別符的長度為11位。這些位的發(fā)送順序是從ID-10到ID-0。最低位是ID-0。最高的7位（ID-10到ID-4）必須不能全是“隱性”。RTR位：該位在數(shù)據(jù)幀里必須為“顯性”，而在遠(yuǎn)程幀里必須為“隱性”（3）控制域控制域由6個位組成，包括數(shù)據(jù)長
4、度代碼和兩個將來作為擴(kuò)展用的保留位。所發(fā)送的保留位必須為“顯性”。數(shù)據(jù)長度代碼指示了數(shù)據(jù)域中字節(jié)數(shù)量，長度為4個位。（4）CRC域CRC域包括CRC序列，其后是CRC界定符，它包含一個單獨(dú)的“隱性”位。（5）應(yīng)答域應(yīng)答域長度為2位，包含應(yīng)答間隙和應(yīng)答界定符。在應(yīng)答域里，發(fā)送站發(fā)送兩個“隱性”位。當(dāng)接收器正確地接收到有效的報文，接收器就會在應(yīng)答間隙期間發(fā)送ACK信號，向發(fā)送器發(fā)送一“顯性”的位以示應(yīng)答。（6）幀結(jié)尾每一個數(shù)據(jù)幀和遠(yuǎn)程幀均由一標(biāo)志序列界定。這個標(biāo)志序列由7個“隱性”位組成。2.2?傳輸控制（1）幀間空隙對于不是“錯
5、誤被動”的站，或者此站已作為前一報文的接收器，其幀間空隙如圖4所示：對于已作為前——報文發(fā)送器的“錯誤被動”的站，其幀間空間如圖5所示：其中，intermission是強(qiáng)制性的3個隱性位。（2）位流編碼幀的部分，諸如幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域以及CRC序列，均通過位填充的方法編碼。無論何時，發(fā)送器只要檢測到位流里有5個連續(xù)識別值的位，便自動在位流里插入——補(bǔ)碼位。數(shù)據(jù)幀或遠(yuǎn)程幀（CRC界定符、應(yīng)答域和幀末尾）的剩余位域形式相同，不填充。錯誤幀和過載幀的形式也相同，但并不通過位填充的方法進(jìn)行編碼。其報文里的位流根據(jù)“不返回到
6、零”之方法來編碼。這就是說，在整個位時間里，位電平要么為“顯性”，要么為“隱性”。CAN協(xié)議范圍只規(guī)定了“顯性”和“隱性”兩種邏輯值，而沒有明確規(guī)定表示這些邏輯電平的物理狀態(tài)。根據(jù)邏輯關(guān)系，我們可以設(shè)“顯性”邏輯值為邏輯“0”，“隱性”邏輯值為邏輯1。3Profibus數(shù)據(jù)鏈路層幀格式及相關(guān)的地址規(guī)定（1）幀字符（UART字符）幀由幀字符組成每個幀字符由11個位組成：1個開始位（ST）；8個信息位;1個奇偶校驗位（P）;1個停止位。（2）幀格式舉例Profibus的幀有4種1）無數(shù)據(jù)字段的固定長度的幀2）有數(shù)據(jù)字段的固定長度的
7、幀3）有可變數(shù)據(jù)字段長度的幀4）令牌幀其中：SYN同步時間，所有的主動幀前都必須有。SD1開始定界符，值l0HSD2開始定界符，值68HSD1開始定界符，值A(chǔ)2HSD1開始定界符，值DCH??LE信息字節(jié)長度。該長度包括DA,SA,FC和DATA_UNIT。LEr重復(fù)信息字節(jié)長度。??DA目的地址SA源地址???????FC幀控制??DATAUNIT數(shù)據(jù)字段。在固定長度的幀中為8個字符，在可變數(shù)據(jù)字段長度的幀中由LE決定，最大246個字符。FCS幀檢查順序??ED結(jié)束定界符，值16H。??SC短應(yīng)答幀的單一字符，值E5H。（3
8、）地址在幀首部的地址字符結(jié)構(gòu)是這樣的：地址位組的低7位為其所指示的站地址。這樣在不擴(kuò)展的情況下就有127個站地址（0～126）可以提供給主站和從站（其中127是作為全局地址來用的）。EXT位用來指示在DATAUNIT中有無地址擴(kuò)展。為了效率的緣故，Profibus-DP的數(shù)據(jù)
