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CAN应用层协议详解之DeviceNet协议

DeviceNet是基于CAN总线技术并符合全球工业标准的开放型通信网络。定位于工业控制的设备级网络,不仅降低了系统的复杂性,还减少了设备通信的电缆硬件接线,提高系统可靠性,降低安装、维护成本,是

  DeviceNet是依据CAN总线技能并契合全球工业标准的开放型通讯网络。定坐落工业操控的设备级网络,不只下降了体系的复杂性,还减少了设备通讯的电缆硬件接线,进步体系可靠性,下降装置、保护本钱,是分布式操控体系的抱负解决计划。

  DeviceNet标准界说了一个网络通讯标准,以便组成工业操控体系的各个设备之间能够进行数据通讯。DeviceNet标准除了供给ISO模型的运用层界说之外,还界说了部分物理层和数据链路层。标准中不只对DeviceNet节点的物理衔接也作了规矩,衔接器、电缆类型、长度以及与通讯相关的指示器、开关、相关的室内铭牌都作了详细规矩。

  1.DeviceNet根本概念

  DeviceNet是树立在CAN协议根底之上,沿用了CAN协议所规矩的物理层和数据链路层,并弥补了不同的报文格式、总线拜访裁定规矩及毛病检测和阻隔办法。DeviceNet的功用和特色如表1所示。

  表1 DeviceNet特色

  DeviceNet的运用层协议则选用的是通用工业协议(CIP)。CIP是一个在高层面上严厉面向目标的协议。每个CIP目标具有特点(数据),服务(指令),衔接和行为(特点值与服务间的联系),其首要功用有两个:一是面向衔接的通讯;二是界说了标准的工业运用目标。下文详细介绍通讯部分。

  CIP通讯最重要的特色是它用不同的方法传输不同类型的报文,依据报文质量要求将需求发送的报文分为:显式报文和隐式报文。

  CIP另一个重要特色是通讯依据衔接的。因而DeviceNet网络上恣意两个节点通讯之前有必要树立起衔接,且衔接是能够动态树立和吊销。请留意这儿的“衔接”是逻辑上的联系,而非物理层的衔接。

  DeviceNet支撑两种类型的衔接:显式信息衔接和I/O衔接。

  显式信息衔接是点对点的衔接方法,报文接纳方有必要对接到的报文做出相应的呼应,一般这类报文对时间要求不高,首要用于上传/下载程序、修正设备参数、趋势剖析和确诊等。

  I/O衔接则用于传送实时性要求较高的I/O报文,能够1对1、一对多的数据传送。DeviceNet支撑多种I/O数据触发方法,如位选通(Bit strobe)、轮询(Poll)、状况改动(COS:Change Of State)/循环(Cyclic)等。

  位选通:运用8字节的播送报文,每一位分别对应着网络上64个节点,指定要求呼应的从节点,呼应报文最大为8个字节。

  轮询:这种触发方法适用于绝大多数设备,比较位选通的少数I/O数据,轮询指令可传送恣意数量的数据。轮询指令顺次发送到各从站设备,从站接纳到指令后做出应对。

  状况改动:此方法多用于离散的设备,当设备状况产生改动时,运用事情触发方法,产生通讯,而不是依托主设备不断查询。为了避免设备掉线,增加了心跳报文,守时获取设备运转状况。

  循环:适用于一些模仿设备,能够依据设备信号产生快慢,灵敏的设定循环通讯的时间距离,能够下降不必要的网络流量,循环时间设定值应小于模仿量输入产生变化的时间值。每台设备中,循环和状况改动是互斥的,同一时间只能运用一种衔接方法。

  下面经过图1介绍DeviceNet网络中两台设备树立通讯的一般流程。

  图1 DeviceNet通讯根本流程

  DeviceNet网络上最多可有64个节点,节点地址(MAC ID)可为0~63,每一个节点都具有仅有的MAC ID。因而每个节点在上电之后、上线之前有必要进行重复MAC ID检测,以承认其MAC ID是否已被网络上其它节点运用。节点在上电之后,将发送重复MAC ID检测报文,距离一秒,假如接连两次发送都没有接纳到来自其它节点的重复MAC ID呼应报文,那么该节点能够运用此MAC ID并转为在线状况,不然表明该MAC ID已被其它节点占用,该节点为离线状况。然后,经过未衔接显式信息树立显式信息衔接,主从站经过显式信息进行各种装备和信息交流,主站经过显式信息读取从站的标识信息,并与预先保存的装备信息进行比照,只要完全一致时主站才会对从站进行下一步操作,不然主站将会自动开释显式信息衔接。最终,树立I/O衔接,并经过I/O衔接进行实时数据收发。

  注:不同的主站模块树立I/O衔接的流程有所不同,上文着重的是DeviceNet网络是依据衔接的一种通讯网络。

  DeviceNet 是一个依据衔接的网络体系一个DeviceNet 的衔接供给了多个运用之间的途径当树立衔接时与衔接相关的传送被分配一个衔接ID CID 假如衔接包括双向交流那么应当分配两个衔接ID 值见图2。

   

  图2 衔接及衔接ID

  2.DeviceNet 关于CAN 标识区的运用

  在DeviceNet 上有用的11 位CAN 标识位被分红4 个独自的信息组组1 组2和组3 和组4。

   

  图3 DeviceNet的CAN报文界说

  信 息 ID (Message ID) :在一特定端点内的信息组中辨认一个信息信息ID 使得在一特定的端点内单个信息组中能够树立多重衔接衔接树立时该端点运用信息ID与MAC ID 的结合生成一个衔接ID 该衔接ID 在与相应传输有关的CAN 标识区内指定详细细节在本标准的后续部分中将被描绘留意组2 和组3 预界说了确认信息ID 的运用;

  源 MAC ID (Source MAC ID) :此 MAC ID 分配给发送节点组1 和3 需求在CAN标识区内指定源MAC ID;

  目 的 MAC ID (Destination MAC ID): 此 MAC ID 分配给接纳设备信息组2 答应在CAN 标识区的MAC ID 部分指定源或意图MAC ID。

  3.信息组1

  DeviceNet 并不预界说组1 信息ID 的运用组1 信息ID 描绘了经过一个特别端点交流的各种组1 信息。

  图4 DeviceNet的信息组1界说

  在组1 的传输中总线拜访优先权被均匀地分配到网络的一切设备受骗两个或多个组1 信息进行CAN 总线拜访裁守时小数字的组1 信息ID 值的信息将赢得裁定并取得总线拜访权。例如device #20 message_ID = 2将先于 device #5 message_ID = 6 赢得裁定。

  假如两个或多个信息ID 值持平的组1 信息进行总线裁定那么来自MAC ID 值较低的设备的发送将赢得裁定,例如device #2 message_ID=5 将先于 device #3 message_ID=5 赢得裁定。这样在组1 中就供给了16 个级的优先权均匀分配计划

  4.信息组2

  组2 信息ID 描绘了在一个特定端点上交流各种组2 ,信息组2 中的信息ID 值为6 和7 的用法破例

  DeviceNet 预界说了一组用于主/从运用通讯的衔接见第7 章这个界说保存组2 信息ID 值6。组 2 信息ID 值7 被保存用作被赋予相同MAC ID 节点的检测见第6 章网络拜访状况机制。

  在组2 内MAC ID 能够是发送节点的MAC ID 源MAC ID 也能够是接纳节点的MAC ID 意图MAC ID 当经过组2 树立衔接时端点将确认是源MAC ID仍是意图MAC ID在组2 传输中总线拜访优先权是依据标识符的MAC ID 部分的MAC ID 值来决议的当两个或多个组2 传输进行CAN 总线裁守时其 MAC ID 数值较小的信息将取得总线拜访权。

  现在,致远电子的CANScope总线归纳剖析仪已免费标配CANPRO软件,能够解析干流的DeviceNet协议。

  图5 协议解析

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