DeviceNet，大家一起來學習和討論！

左旋貝殼

準備花20天時間，粗略看一本書，目的是初步了解一下這個通訊協議，有興趣的一起來讀讀。
大家把讀書的疑問都發到一起來，然后一起來找答案。我會持續更新這個帖子，直到月底。

學習材料見附件。
6 I' D- `- |0 }1 Y6 |' G大概是一份DeviceNet協議規范（2.0版本，第I卷），缺第3章“DeviceNet 的鏈接”，哪位英雄有的幫忙傳一下。謝謝。
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8 n  X  B$ |" }" P, S. s6 F1.拓撲和邏輯結構的區別（1-16）
3 z3 q6 g  R$ A9 D0 O物理拓撲結構是用物理線路建立起來的，比如說這5臺設備就在一個段內，在一根線上。
" v6 i! U5 @) i邏輯拓撲結構是虛擬技術實現的.，比如說5臺設備在不同的段內，但是由一個主站控制，組成“簇”

2.事務處理ID是什么？（4-2）

左旋貝殼

一種基于CAN總線技術的符合全球工業標準的開放型通信網絡。它最早由Allen-Bradley公司支持Devicent公司設計，并已于2000年6月15日正式成為IEC62026國際標準(有關低壓開關設備與控制設備、控制器與電氣設備接口)之一。在2002年12月1日發行的國家標準化管理委員會通報中，公布了DeviceNet現場總線已于2002年10月8日被批準為國家標準，并于2003年4月1日正式開始實施。DeviceNet成為國家標準，為國內開發、生產、銷售、應用DeviceNet現場總線技術的研制單位、生產企業、貿易和用戶提供了技術橋梁。
　　Devicenet現場總線由于產生和發展的時間較晚，因此它采用了更為先進的通信概念和技術，相對于其他現場總線，具有較大的領先性，突出的高可靠性、實時性和靈活性。DeviceNet是一個開放式的協議，目前有包括Rockwell等300多家自動化設備廠商的產品支持這種協議，DeviceNet在歐美和日本的現場總線市場占有很大的份額，在控制領域得到了廣泛的應用。DeviceNet進入中國時間不長，但是在中國已有許多應用。據RockwellAutomation市場部提供的數據，上海通用汽車有一條DevicetNet的生產線，另外，生產可口可樂的上海申美飲料公司也部分采用了DeviceNet技術。 ２Devicenet總線的特點
　　DeviceＮet是一種低成本的通信連接。它將工業設備(如:限位開關、光電傳感器、閥組、電動機、起動器、過程傳感器、條形碼讀取器、變頻驅動器、面板顯示器和操作員接口)連接到網絡，從而免去了昂貴的硬接線。ＤeviceＮet是一種簡單的網絡解決方案，在提供多供貨商同類部件間的可互換性的同時，減少了配線和安裝工業自動化設備的成本和時間。DeviceＮet的直接互連性不僅改善了設備間的通信，而且同時提供了相當重要的備級診斷功能，這是通過硬接線Ｉ/Ｏ接口很難實現的。DeviceＮet是一個開放式網絡標準。規范和協議都是開放的，廠商將設備連接到系統時，無需購買硬件、軟件或許可權。
( K  V( x" K! y& _　　簡單地說，DeviceＮet可以歸納出以下一些技術特點:
　　(1) 最大64個節點;
　　(2) 125kbps～500kbps通訊速率;
" ^; v" o! K* A2 J' g　　(3) 點對點，多主或主/從通信;
. n: C% f) \+ n$ ~( C　　(4) 可帶電更換網絡節點，在線修改網絡配置;
　　(5) 采用ＣＡＮ物理層和數據鏈路層規約，使用ＣＡＮ規約芯片，得到國際上主要芯片制造商的支持;
2 O. W, i! @5 ?& H1 \$ }　　(6) 支持選通、輪詢、循環、狀態變化和應用觸發的數據傳送;
　　(7) 低成本、高可靠性的數據網絡;
　　(8) 既適合于連接底端工業設備，又能連接像變頻器、操作終端這樣的復雜設備;
1 j/ v% w8 [& s" Q- q/ x7 m　　(9) 采用無損位仲裁機制實現按優先級發送信息;
# {# m+ r+ S* k2 ?6 D　　(10) 具有通訊錯誤分級檢測機制、通訊故障的自動判別和恢復功能。
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3  Devicenet總線技術介紹
3 Q# V5 K! [; ^4 ?3.1  Devicenet的物理層和物理媒體
    Devicenet物理層協議規范定義了DeviceNet的總線拓撲結構及網絡元件，具體包括系統接地、粗纜和細纜混合結構、網絡端接地和電源分配。DeviceNet所采用的典型拓撲結構是干線－分支方式，如圖1所示。

圖1     Devicenet現場總線拓撲結構

　　線纜包括:粗纜(多用作干線)和細纜(多用于分支線)。總線的線纜包括24V直流電源線和信號線兩組雙絞線以及信號屏蔽線。在設備連接方式上，可靈活選用開放式和密封式的連接器。網絡采取分布式供電方式，支持冗余結構。總線支持有源和無源設備，對于有源設備提供專門設計的帶有光隔離的收發器。

3.2  Devicenet與CAN
　　Devicenet總線協議是在CAN總線的基礎上建立起來的。DeviceNet的數據鏈路層完全遵循CAN規范的定義，并通過CAN控制器芯片實現。CAN定義了四種幀格式，分別為數據幀、遠程幀、出錯幀和超載幀，在DeviceNet上傳輸數據采用的是數據幀格式，遠程幀格式在DeviceNet中沒有被使用，超載幀和出錯幀則被用于意外情況的處理。數據幀格式如圖2所示:

圖2     Devicenet的數據幀格式

3 U4 T) M- I8 R$ s! E　　CAN規范定義總線數值為兩個互補邏輯數值之一:“顯性”(邏輯0)和“隱性”(邏輯l)。任何發送設備都可以驅動總線為“顯性’:當“顯性”和“隱性”位同時發送時，最后總線數值將為“顯性”。僅當總線空閑或“隱性”位期間，發送“隱性”狀態。
) e* O, \; _# N$ S9 [" P　　在總線空閑時每個節點都可嘗試發送，但如果多于兩個的節點同時開始發送，發送權的競爭需要通過11位標識符的逐位仲裁來解決。Devicenet采用載波偵聽非破壞性逐位仲裁機制(CSMA/NBA)的方法解決總線訪問沖突問題。網絡上每個節點擁有一個唯一的11位標識符，這個標識符的值決定了總線沖突仲裁時節點優先級的高低。11位標識符數值最小的節點擁有最高的優先級，作為獲勝的一方，可不受影響地繼續傳輸數據，所以這種碰撞和仲裁并未造成數據幀的損壞，即不會浪費通信資源。同時可以看到，由于標識符數值低的節點具有較高的優先權，所以通過標識符的分配可以使重要的數據得到優先發送。
　　Devicenet在CAN總線的基礎上又增加了面向對象、基于連接的現代通信技術理念，并開發了應用層。其應用層規定了CAN數據幀的使用方式、節點重復地址檢測機制、對象模型及設備的標準化。
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3.3   Devicenet網絡通信模型
+ E2 A3 [* }; s! u　　在現場總線中有兩種常用的通信模式，一種是傳統的源/目標(Source/Destination)即點對點模式，另外一種是新型的生產/消費者(Producer/Customer)模式。
; h+ A% S& o/ v7 T( |$ g/ p6 N　　以前的通信模式使用點對點的方式進行通信，在報文中含有特定的源/目標地址信息，如圖3(a)所示。對于每個節點來說，數據在不同時刻到達，實現不同節點之間的同步是非常困難的，當信息目的地不同時，源節點必須多次發送數據給不同的目標節點，從而造成了帶寬的損失。
( Z/ y* {; X. j* \- ^而Devicenet中采用了全新的生產者/消費者網絡模型，其典型的報文結構如圖3(b)所示。
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圖3     現場總線通信模式

) @# t! q$ ]0 s在生產者/消費者模型中，報文按其內容來標識，如果某個節點要接收一個報文，僅僅需識別與此報文相關的特定的標識符(即11位標識符，連接ID)，每個報文不再需要源地址和目的地址。因為報文是按內容進行標識的，數據源只需將報文發送一次，許多需用此報文的節點通過在網上同時識別這個標識符，可同時從同一生產者取用(消費)此報文，有效地提高了網絡帶寬的利用率，并且消費者節點之間可實現精確的同步，適合于實時交換數據。其它的設備加入網絡后并不增加網絡負載，因為它們同樣可以消費這些相同的報文。當節點發送多個報文時，對每個報文使用不同的標識符。
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3.4  Devicenet的報文
　　Devicenet中定義了兩類不同的報文:顯式報文和I/O報文。
　　(1) 顯式報文(Explicit Message)
　　顯式報文用于兩個設備之間多用途的信息交換，是典型的請求-響應通信方式，一般用于節點的配置、故障情況報告和故障診斷。Devicenet中定義了一組公共服務顯式報文，如讀取屬性、設置屬性、打開連接、關閉連接、出錯響應、起動、停止、復位等。這類信息因為是多用途的，所以在報文中要標明報文的類型，對應不同類型，報文格式也不同。它是根據報文和預先規定的格式說明其含義的。顯式報文通常使用優先級低的連接標識符，并且該報文的相關信息直接包含在報文數據幀的數據場中，包括要執行的服務和相關對象的屬性及地址。
* J1 l5 h$ H- r/ R　　(2) I/O報文(I/O Message)
　　I/O報文適用于實時性要求較高和面向控制的數據，I/O報文對傳送的可靠性，送達時間的確定性及可重復性有很高的要求。I/O報文通常使用優先級高的連接標識符，通過點或多點連接進行信息交換。I/O報文數據幀中的數據場不包含任何與協議相關的位，僅僅是實時的I/O數據。只有當I/O報文過長，需要分段形成I/O報文片段時，數據場中才有1個字節供報文段協議使用。
' C2 a$ e4 T+ s# ?2 T0 h5 R3.5  Devicenet中連接的概念
　　Devicenet網絡中，連接是一個重要概念。節點設備之間欲進行通信，必須先建立連接。DeviceNet網絡中的任何一個設備欲和其它設備通信時，亦須先建立連接。當設備不想和已建立連接的某個設備通信時，它可通過發送釋放連接或刪除連接服務來斷開連接。如果在某個特定的連接上長時間沒有進行通信，這個通信將自動斷開以釋放資源。
7 a* D8 o/ x2 _# S  t+ x  I　　在Devicenet網絡中，每個連接用連接標識符來標識，它使用CAN規范中的11位仲裁區來定義。連接標識符包括設備媒體訪問控制標識符 (MAC ID)和信息標識符(Message ID)。其中，MAC ID可通過硬件設定，也可通過軟件來配置。標識符分為四組，如附表所示。
: V) b& V' d) u# d2 P    附表     Devicenet 連接標識符
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　　這四種信息組優先級不同，其中信息組1優先級最高，通常用于發送設備的I/O報文，信息組4優先級最低，用于設備離線時的通信。傳送信息時可據此選擇相應的信息組。
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3.6  Devicenet數據通信方式
7 T& l1 w6 P7 z4 l# \　　Devicenet支持多種數據通信方式，如位選通(Bit-Strobe)、輪詢(Poll)、狀態改變COS (Change of State)和循環(Cyclic)等。
　　位選通方式下，利用8字節的廣播報文，64個二進制位的值對應著網絡上64個可能的節點，通過位的標識，指定要求響應的從設備。輪詢方式下，I/O報文直接依次發送到各個從設備(點對點)。循環方式適用于一些模擬設備，可以根據設備信號發生的快慢，靈活設定循環進行通信的時間間隔，這樣就可以大大降低對網絡帶寬的要求。狀態改變方式用于離散的設備，使用事件觸發方式，當設備狀態發生改變時才發生通信，而不是由主設備不斷的查詢來完成。
　　多種可選的數據交換形式，均可由用戶自由地指定。通過選擇合理的數據通信方式，可以明顯地提高網絡利用率。

3.7  預定義的主/從連接組
　　Devicenet提供了一個功能很強的應用層協議，允許動態配置設備間的連接。而在實際使用中，許多對象的應用情況往往很簡單，常用的主/從連接方式足以滿足要求。為此DeviceNet定義了一個預定義主/從連接組和僅限組2的從站，以降低從站的成本和簡化設備的配置。
　　預定義主/從連接組用于主/從連接式通信，并預先定義好各報文組內一些通信道的功能。在使用前，主站需要通過主/從連接組分配請求服務和從站的應答來明確主從關系，并通過分配選擇的設置明確所采用的報文傳送機制(位選通、輪詢、狀態改變、循環、顯式)。而對于不具有未連接信息管理(UCMM)能力的從站，稱為僅限組2從站，它沒有能力接收通常的未連接顯式報文，只能通過預定義主/從連接組內預留的未連接顯式請求報文(組2，報文ID=6)和從站的顯式/未連接響應報文(組2，報文ID=3)來實現預定義主/從連接的分配或刪除。
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3.8  Devicenet的對象模型
; b2 W  w0 M/ G; s　　Devicenet對象模型如圖4所示，它提供了組織和實現DeviceNet產品的組件屬性、服務和行為的簡便模板，它為每個屬性提供了由4個數字組成的尋址方案，它們分別是MAC ID、對象類標識符、實例編號和屬性編號。這四級地址與顯式報文連接相結合，將數據從DeviceNet網絡上的一點傳送到另一點。
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圖4     Devicenet對象模型

　　Devicenet為了對各個對象及其中的類、實例、屬性等進行尋址，提供了以下幾種尋址標識符:
4 q: h: p. M6 O! Z  s1 c5 ?+ o　　(1) 質訪問控制標識符(MAC ID):對Devicenet網段上的各個節點進行標識。
) M2 J2 n& K2 \) O9 r: g　　(2) 類標識符(Class ID):對Devicenet網段上的各個類進行標識。
* C* r2 S) Q' k. B7 m　　(3) 實例標識符(Instance ID):對同一個類中的各個實例進行標識。
　　(4) 屬性標識符(Attribute):對同一對象中的各個屬性進行標識。

$ u3 ]# m4 \+ s5 L" ^2 P0 _: J: S3.9  Devicenet設備描述
9 ~$ V" t% J5 X) Q　　為實現不同制造商生產的同類設備的互換性、互操作性和功能的一致性，Devicenet對直接連接到網絡上的每類設備都定義了設備描述。設備描述是從網絡角度對設備內部結構的說明，凡是符合同一設備描述的設備均具有同樣的功能，生產或消費同樣的I/O數據，包含相同的可配置數據。設備描述說明設備使用哪些DeviceNet對象庫中的對象、哪些制造商特定的對象以及關于設備特性的信息。設備描述的另一個要素是對設備的網絡上交換的I/O數據的說明，包括I/O數據格式及其在設備內所代表的意義。除此之外，設備描述還包括設備可配置參數的定義和訪問這些參數的公共接口。
5 h4 U$ ^3 m& b0 h5 r　　Devicenet協議規范還允許廠商提供電子數據表EDS(Electronic DataSheet)，以文件的形式記錄設備的一些具體的操作參數等信息，便于在配置設備時使用。這樣，來自第三方的DeviceNet產品就可以方便地連接到DeviceNet上。
　　Devicenet通過由ODVA成員參加的特別興趣小組(SIG)發展它的設備描述。目前已完成了諸如交流驅動器、直流驅動器、接觸器、通用離散用I/O、HMI、接近開關、限位開關、軟驅動器、起動器、位置控制器、流量計等設備的描述。ODVA的SIG還在不斷工作，增加設備描述的種類，以期使設備描述覆蓋更多的產品范圍，為用戶帶來更多的方便。
4  應用舉例
, B9 E' @8 L* b9 c4 q　　一汽集團根據發展規劃設計的基于Devicenet現場總線的一汽-大眾BORAA4總裝生產線控制系統，包含12條DeviceNet網絡、200多個節點，總線長度達3000m，總體技術達到了國際先進水平，三年來的系統運行實踐表明了:該系統功能強大、安全可靠、操作靈活，為一汽-大眾公司創造了明顯的經濟效益，并大大提高了生產效率、自動化生產水平和管理水平，使得公司在激烈的市場競爭中處于領先地位。

左旋貝殼

第五章和第七章也沒有

unfaced

先謝謝……^^^^^^^^^^^^

國王666

是英文還是中文?我想自己開發從站,有興趣的可一起討論。

zhuminkun

感謝分享，正是我要的

Potheads

非常好的東西，多謝分享！！！！！！！！！

Potheads

有沒有朋友有第3張啊

子龍海

求研究，小弟最近也在弄這個東西

老吳bj

看不見圖片啊！！！遺憾！