总线比较器（共3篇）
总线比较器 篇1
随着科学技术的迅速发展,特别是由于电子技术及科学计算机技术的突飞猛进,在测试技术领域产生了巨大的变化。传统的独立或局部控制的仪器系统变得越来越不适应,于是出现了以总线技术为基础的测试技术。本文从PXI(PCI eXtensions for Instrumentation)这种主流测控总线入手,通过与其他几种测控总线的比较分析,探讨了测控总线的现状与发展趋势。
1 PXI总线技术规范
PXI是由美国国家仪器(NI)公司于1997年9月1日发布的一种开放性、模块化仪器总线规范。PXI综合了PCI与VME计算机总线、CompactPCI的插卡结构、VXI与GPIB测试总线的特点,并采用了Micorosoft Windows和Plug&Play的软件工具来构建系统平台[2],如图1所示。
PXI规范包括机械性能、电气性能、软件性能3方面[4],其基本内容和构成结构如图2所示,其主要特性大致分为以下3方面:
(1)PXI规范的机械性能
PXI所定义的机械规范集合了多方面标准:模块封装采用Compact PCI规范引入的欧规卡(Eurocard)坚固封装形式,相互连接选取高性能的IEC连接器,EMC执行IEC61326-1标准[1],相当于GB/T 18268-2000标准,并强制增加了环境测试过程与主动冷却装置,这就使得PXI总线平台更适于在工业环境下使用,也更易于进行系统集成。
(2)PXI规范的电气性能
PXI电气结构的核心部分直接来源于PCI和CompactPCI,并经扩展引入了VXI总线的一些特性,提供了本地总线、触发总线、星形总线和参考时钟以及模块间的局部总线来满足高精度定时、同步于数据通讯要求。PXI不仅在保持PCI 所有的优点的前提下增加了这些仪器特性,而且使PXI总线机箱的仪器模块插槽总数有大幅增加。
(3)PXI规范的软件性能
像其它的总线标准体系一样,PXI定义了保证多厂商产品互操作性的仪器级(即硬件)接口标准。与其它规范所不同的是,PXI在电气要求的基础上还增加了相应的软件要求,以进一步简化系统集成。这些软件要求就形成了PXI的系统级(即软件)接口标准。PXI的软件要求包括支持Microsoft Windows 这样的标准操作系统框架,使用虚拟仪器软件标准(VISA)来作为系统配置和控制的标准手段,要求所有仪器模块带有配置信息和支持标准的工业开发环境,如NI的LabVIEW、LabWindows/CVI和Microsoft的VC/VC++、VB等,并提供了对全部PXI外围模块需要的器件驱动软件和全部图形、语言API。
2与几种总线平台的比较研究
在这里,笔者按照标准总线技术规范的构成,从机械、电气、软件3方面,并结合成本因素,将PXI总线平台与几种当前常见的测试总线平台作以分析比较。
2.1与PCI总线平台的比较
在工业测控领域的PCI总线平台主要以工业计算机的形式出现。典型的工业计算机,即工控机,是装在一个坚固机箱内的单板计算机与标准PCI 背板,遵循PICMG规范,测量板卡插置在PCI 槽中,PCI 槽位的数量取决于计算机生产商。如前所述,PXI总线平台主要是由PCI总线平台发展而来,二者虽然有很多共同之处,但是前者具备了很多适合于试验、测量与数据采集场合应用的特性[2]。对二者的比较,将着重于这些特性而展开讨论。
在机械特性方面,PXI总线平台主要在以下几点对PCI总线平台加以了改进。在坚固性设计上,PCI总线平台的板卡仅靠插槽和卡沿与机箱连接而固定,且只有两个接触点,而PXI总线平台则具有坚固的模块导轨和较之PCI总线平台更宽更长的接触点,可更加牢固可靠的连接各模块。在机箱冷却上,PCI总线平台多采用一两个风扇的方式,冷却不均衡,而PXI平台则带有强冷装置,可均匀冷却所有模块。另外在维护性上,PXI总线平台所有的模块和接线端都在机箱前面,较之PCI总线平台更加易于维护。
在I/O 的扩展性上,PXI一段(segment)背板可提供7个外设模块插槽,而工控机只有4个插槽。而且对于PXI平台,通过机箱内部PCI-PCI桥,可将一个机箱的插槽数增加到18个(包括系统槽),通过机箱外部PCI-PCI桥(MXI-3或MXI-4),还可方便的扩展多个机箱。而如果将这种PCI-PCI桥的方案应用于工控机,槽位与PCI-PCI桥之比就过高了,带宽损耗较为显著。
在电气性能方面,PXI总线平台还有许多专为测试和测量工程设计的电气特性[4],如图3所示。PXI 背板上的10MHz 专用系统时钟,提供比工控机平台更高的精度与更佳的锁相环。而且为了使触发更加准确,机箱还具备总线型的触发线,槽与槽之间也提供了能节省PCI带宽的局部总线。特别的是,当一些应用需要10MHz 以上的触发时,PXI还提供了非常精确的星形触发,其信号偏斜在1 ns以内,到外设槽的延迟也在5 ns以内。工业计算机则没有这些内置的电气特性。PCI总线的速度从0到66 MHz不等,且设备间的通信也通过PCI。这样的系统从准确同步和精确触发的角度来说都是很不可靠的。
软件要求是PXI 规范的另一个重要特性。规范规定,所有的PXI 硬件必须支持Microsoft Windows等通用操作系统,控制器和设备必须符合VXIplug&play 标准,并与VISA 软件兼容。另外,随模块必须提供驱动软件,这样模块间就能够进行标准通信,也可以缩短工程师的开发时间。另外,PXI 系统附带的 .ini 文件还可简化系统设置。虽然不少PCI设备也能在Windows 环境下工作,但PCI总线缺乏这样的软件规范,这使得工控机平台驱动软件与VISA的兼容性就难以保证。
PXI的设计吸取了PCI 规范的优点,并针对测试设备的应用方向增加了相应的设计。以PXI总线构建的平台在各方面的性能都明显优于工控机平台。所以,虽然在价格上工控机比PXI平台低不少,但PXI总线平台还是更加适于工业测试领域的应用。
2.2与VXI总线平台的比较
VXI总线于1987年发布,是高速计算机总线VME在测试仪器领域的扩展,而且它也是一种即插即用式总线[5]。经过30多年的发展,VXI总线平台早已广泛应用于航空、航天、电力等领域的测试仪器。事实上,VXI总线与PXI总线已成为虚拟仪器的两大主流总线,而对这两者的比较就更具现实意义了。
在机械规范方面,这两种总线平台相通之处较多,都具备高可靠性的连接方式和高性能的冷却、EMI等性能。不过二者在尺寸上还是存在明显区别:尽管在规范上VXI定义了A,B,C,D4种尺寸,PXI定义了A,B两种尺寸,但在实际应用中,VXI总线平台支持的板卡大多为C尺寸(233.35 mm×340 mm),而PXI平台支持的板卡则大多执行A尺寸(100 mm×160 mm),也称为3U。显然,PXI平台更适合应用于有小型化、便携式等要求的测试设备。
在电气性能方面,二者的差别主要集中在两点:系统背板的数据传输率和星型总线触发方式。VXI系统背板提供的最高数据传输率为40 MB/s(32-bit)和80 MB/s(64-bit),而PXI系统背板提供的最高数据传输率则可达132 MB/s(32-bit)和264 MB/s(64-bit),后者较之前者有明显的带宽优势。至于星型总线,虽然这两种总线规范都有定义,但其触发方式还是有较大的区别:VXI总线平台的星型总线是由系统槽提供,但该功能只有应用较少的D尺寸机箱才能提供,应用较普遍的C尺寸机箱是不支持该功能的;而PXI总线平台则为星型总线触发模块设定了固定的槽位(一般是在PXI机箱的2槽),如图2所示,且在得到普遍应用的A尺寸机箱中,均能提供对该功能的支持。所以,对于星型总线的应用,PXI总线平台较之VXI总线平台,更具实际应用意义。
在技术之外,还必须要考虑的是成本问题。从PXI产品一出现,就比VXI产品具备明显的价格优势。这是由于PXI总线对通用PCI总线有良好的支持,其软硬产品可由成千上万PC产品供应商提供,较之VXI产品供应商的相对独占性,其价格自然会优势明显。
但是,在大功率电源和射频等高端应用领域,PXI产品还是明显逊色于VXI产品。另外,VXI总线规范已于1992年被IEEE接纳为IEEE-1155-1992标准,而PXI总线规范还尚未被IEEE接纳为标准,这也制约了PXI的推广和发展。
可以说,这两种总线平台在应用定位、性价比上都是很接近的,随着PC技术的迅速发展,PXI会更具优势,但由于技术上和推广上固有的不足,PXI还不足以取代VXI。
2.3与LXI总线的比较
LXI总线标准于2004年9月正式发布,这是一种基于LAN的测试总线标准。相对于之前的PCI、VXI、PXI总线,这是一种全新的总线形式。
在机械规范方面,与PXI总线的外形架构、机械尺寸、散热方式都有很大的不同。LXI模块自带处理器、电源、LAN连接,而不再需要一个带有电源、背板和控制器的机箱,这就摆脱了特定机箱在外形上和价格上的双重束缚。而其机械尺寸也较小,宽度一般为19’机柜的全宽或半宽,高度一般为1U或2U。LXI在冷却和EMI方面也有严格规定,特别是在散热方式上,与PXI机箱顶部散热不同,而采用两边散热,这更利于模块在机柜上的多层叠放。
在电气性能和软件要求方面,LXI模块在LAN上交换数据,采用IVI-COM驱动,用标准的web浏览器显示信息,并通过对等网络(peer-to-peer)的应用,实现多任务的并行处理。这种基于以太网的系统构架代表了测试系统的发展方向,它非常适合应用于组建大型分布式测试系统[6]。在分布式的应用上,需要有两大技术保障:高精度触发/同步、高数据传输带宽。LXI采用了IEEE1588/PTP(Precision Time Protrol),使得在千兆以太网上,LXI设备间可达到微秒级精度;而随着千兆以太网的成熟和万兆以太网的推广,LXI的数据传输带宽也在迅速提高。可以说,LXI已能满足普通分布式测试系统的实时性要求,而这正是PXI所欠缺的;但在高精度触发/同步上,当前LXI的水平还有待提高。
事实上,LXI毕竟还处在发展的初级阶段,还有不少需要解决的问题。例如,可选LXI模块种类还较少,尚不能满足测试的多种需求;设备的控制依靠网络传输,系统可靠性和数据安全性都有待提高,对设备维护和故障诊断也提出了新课题;由于带宽共享,对于大型测试的数据传输量还不够,数据时延较高;编程的灵活性还有所欠缺,对于诸如现场多点采集的较复杂数据采集,编程较为繁复;实际工程应用还较少,对于PXI产品尚无明显的价格优势。
3PXI的新发展——PXIe
随着2003年6月高性能PCI Express的发布,PXI联盟也于2005年12月发布了与之相应的PXI Express,即PXIe[3]。PXIe较之PXI,其高性能主要体现在数据吞吐量有数量级的提升。
在PXI规范中 132 MB/s(32-bit)和264 MB/s(64-bit)的最高数据传输率是各个槽位的共享带宽,对于带宽开销巨大的应用,比如高速数据流盘,就难以适用了。PXIe则为每槽定义了以序列方式工作的成对收发通道,最高数据传输率可达250MB/s。而将多个通道集合在一起,就可实现数据吞吐量成倍的增长。事实上,PXIe已对这种集合定义了×1、×2、×4、×8、×12、×16和×32构成,以×8为例,数据吞吐量就可高达2 GB/s(250 MB/s×8),可以满足很多高实时性、大数据流量的应用要求。
需要指出的是,PXIe不是对PXI的替代,而是对其技术规范的发展,对于带宽要求不太高的测试,依然使用PXI模块来完成。PXIe在软件上对PXI具有良好的兼容,设备商提供的硬件驱动程序和用户开发的应用程序均能通用。在机械结构上,虽然PXIe模块在接头处较之早前的PXI模块有所改动,将J2接头更换为较小的eHM接头,但是业界还是推出了几条措施来保证兼容性:提供同时配备PXI插槽和PXIe插槽的混合机箱[1];将新品PXI的接头按PXIe规范生产;提供更换接头的服务。
PXIe是针对高端测试需求,对PXI规范进行的改进。它的出现在一定程度上弥补了PXI与VXI的性能差距,扩宽了PXI总线平台的应用领域。
4总结与展望
通过将PXI总线平台与其他测试总线平台和规范的分析比较,能对其有更加全面深入的认识。与PCI总线平台比较,能认识到PXI总线平台的技术上的先进性;与VXI总线平台比较,能明确PXI平台应用于测试设备的优势与不足;与LXI总线平台比较,能认识到测控领域未来发展的方向;而通过对PXIe总线的分析,则能拓宽应用PXI平台的视野。
PXI总线平台作为当前的一种主流测试平台,测试速度快,精度高,通道数多,种类较全,尺寸较小,系统集成方便,价格适中,能胜任大多数现场测试。未来借助LXI在构建分布式系统中的优势,通过PXIe产品功能的成熟和大功率电源等GPIB设备的支持,将构建出混和总线的分布式测试系统[7],如图4所示。
摘要：通过将PXI总线平台与PCI,VXI,LXI等其他几种总线平台的比较,深入分析了PXI总线平台的各方面特性,探讨了PXI总线平台的发展和应用,提出了一种未来测试系统的架构。
关键词：PXI,总线平台,测试系统
参考文献
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总线比较器 篇2
单总线结构采用分时复用的方法实现信息的传输，但是此方法需要在输入地址和数据时对控制信号进行不断的切换，这就增加了学生的理解难度，在实验时经常出现混淆地址、数据的情况。因此，我们对数据通路进行了重新设计，采用多总线结构，实现了数据总线和地址总线的分离。大大降低了学生的理解难度，提高了做实验的效率。
1 存储器的总体设计
存储器的工作过程就是信息的读出和写入的过程，各种数据、地址、控制信息在数据通路上的传送是非常频繁的，所以让这些信息有条不紊的进行传送就显得非常重要。采用总线的方法可以提高数据通路的传送能力和传送的可靠性。表1为采用单、多总线结构的比较情况，为了便于学生更好的进行实验，我们采用多总线的结构，并以存储体为中心，重新设计外围数据通路。
2 存储器的详细设计
存储器是实现程序的存储控制的主要设备。我们通过存储器实验的设计旨在模拟主存储器与CPU的连接，让学生们切身体会到主存与处理器数据的读写过程，加深对存储器部分的理解。图1和图2为存储器与外部数据通路连接情况。
数据输入部分分为数据输入(包括开关组和三态门)，数据缓冲器，显示装置和连接存储体的总线。其中连接存储体的数据通路为双向通路，他既可以写入存储体，又可以从存储器中读出数据，通过对八三态门244引脚的电平触发，保证数据能够正确传送到数据总线上，273在此充当数据缓冲器，通过对8D触发器控制引脚的电平输出，可以将数据总线的数据在显示装置上得以显示。
在地址输入部分中，包含地址信息输入(包括开关组和三态门)，程序计数器，地址缓冲寄存器，显示装置，地址寄存器，连接存储体的地址总线。其中，地址寄存器用来保存当前访问的内存单元的地址。
3 多总线存储器实验的读写步骤
为了存储器能够按照实验要求正确进行读写和保证改进后数据通路的可行性，我们将详细的操作步骤陈列如下：
3.1 写入操作步骤
1)置地址：74ls244三态门G#置高，在A0-A7上输入地址, 6116片选信号CS#置高，W#/R置高。
2)地址上总线及显示：三态门G#置低，地址上总线，然后置计数器161信号控制端CR#为高，LD为低，在CK端置高，使地址总线上的地址到达74ls273, 置MAR的CR#为高，在CK端置高，地址指向存储单元，同时观察地址总线上的地址显示灯是否为输入的地址信息。
3)置数据：在数据开关上，置74ls244三态门G#为高，然后在D0-D7上输入所要存储的数据，G#置低，数据进入数据总线。
4)数据显示：在数据缓冲寄存器74ls273上，置CR#为高，给CK端一个上升沿，观看数据等显示是否正确。
5)数据写入：存储体片选信号CS#置低，读写信号W#/R置低，此时数据写入了地址所指示的存储体中的存储单元，写入后为了防止刚写入的数据信息丢失，应该马上置6116的片选信号CS#为高。
6)数据连续写入的方法：给计数器161上的LD信号置高，CK给一个上升沿，则地址自动加1，指向第二个存储单元。然后转步骤3)、4)，可以实现数据连续写入存储器的操作。
3.2 读取操作步骤
读取数据的步骤如图4所示。
1)置地址：在地址输入开关上先置三态门74ls244的G#为高，在A0-A7上置地址，G#置低，地址数据上总线。
2) 地址上总线及显示:在计数器74ls161上置LD为低，CK给一个上升沿，地址信息进入地址寄存器74ls273，置MAR的CR#为高，CK给一个上升沿，选中存储器的存储单元，并且观察地址等显示是否正确。
3) 数据读出：地址选中后，关掉数据开关上的三态门，置G#为高，存储体6116上的片选信号CS#为低，读写控制信号W#/R为高，所选存储单元的数据从存储器中读出。
4)数据显示：数据读出后，数据缓冲器上的控制信号CR#置高，给CK一个上升沿，查看数据灯的显示。对比显示数据是否为写入该存储单元的数据，检查结束后，置片选信号CS#为高。
5)数据连续显示：计数器上74ls161上的LD信号置高电平，地址自动加1，给地址寄存器上CK一个上升沿，指向下一个存储单元。转步骤3)和4)，实现数据的连续读出。
4 结束语
本文阐述了基于模型机的多总线结构存储器的实验设计方法，重点论述了总线数据通路的设计和具体的实验操作流程。经过我们的改进和学生的实验，达到了对实验改进的目的，取得了预期效果。
参考文献
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[3]王晓兰.JZYL-II型计算机组成原理实验平台研制与开发[J].实验室研究与探索, 2009, 28 (9) :80-82.
总线比较器 篇3
ControlNet是美国罗克韦尔自动化公司于1997年推出的,是该公司4层网络体系中的一员,既能负责控制器和现场设备的数据交换,又可以进行控制器之间的通信,是一种功能强大的控制层现场总线[1,2,3,4];Profibus-DP是由西门子公司组织开发的,它是Profibus总线中的一员,专门为控制器和现场设备的通讯而设计,其传输I/O数据,能够实现复杂的控制任务[5,6,7]。这两种总线在加工制造、交通运输、电厂控制、冶金等行业都有着广泛的应用。
本研究主要介绍ControlNet与Profibus-DP总线的性能比较。
1 网络参考模型
现场总线是一种工业用的通信网络,它是在普通网络的基础上改进而来的,可以用相应的开放式系统互连(OSI)网络参考模型来描述。
ControlNet的网络参考模型对照OSI 7层模型,如图1所示,第1层负责物理信号的传输,第2层负责节点对总线的访问控制,第3层CIP协议规范是叠加在ControlNet、DeviceNet和EtherNet这3种完全不同的网络技术平台之上的“与网络硬件技术无关”的公共的“网络传输层、应用层、用户层”协议规范,其中信息路由、传输和连接管理负责信息的传输和连接,数据管理层负责数据管理,对象和对象模型负责各个服务功能的描述。
Profibus-DP的网络参考模型,如表1[8]所示,它使用了第1层,第2层和用户接口,第3层～第7层未加以描述,这种精简的结构确保高速的数据传输及较少的系统开销。第1层物理层规定了传输介质、物理连接和电气特性,第2层数据链路层FDL,包括了与Profibus-FMS、Profibus-PA兼容的总线介质访问控制MAC及现场总线链路控制FLC。用户层包括直接数据链路映象DDLM、DP的基本功能、扩展功能以及设备行规。DDLM提供方便访问FDL的接口,DP的设备行规是对用户数据含义的具体说明,规定了各种应用系统和设备的行为特性。
1.1 物理传输层
ControlNet的物理层采用同轴电缆(光纤)进行连接,具有5 Mbit/s的网络传输率,其高速的数据传输能力,满足了大信息量的传输。
Profibus的物理层采用RS485和光纤传输。根据RS485的传输特性,DP的传输速度在9.6 kbps～12 Mbps不等,根据总线的长度变化而变化,传输距离和传输速度的关系,如表2所示。
1.2 数据链路层
网络参考模型中的第2层数据链路层非常重要,它负责节点的总线访问控制,是上层协议与物理层的接口,总线的许多特性都由这层模型决定。它的子层介质访问控制层MAC对网络的实时性、可靠性起到了关键性作用。
1.2.1 ControlNet的MAC技术
ControlNet采用了先进的隐性令牌机制,每个节点内部均有一个隐含令牌寄存器ITR。节点检测总线上传输的报文帧的Source MAC ID (源MAC地址),并在每一帧数据结束时,将ITR加1。只有ITR和MAC地址相同的节点才可以获得令牌,而节点的MAC地址是惟一标识的,从而避免了冲突的产生。采用这种MAC机制,节省了网络资源。
ControlNet的介质访问控制MAC技术采用了并行时间域多路存取技术CTDMA方式。这种方式把传输时间划分成相等的时间段,每个时间段被称为网络刷新时间NUT。在一个NUT中完成一轮令牌的传输,即每个节点都可以发送报文。NUT是固定大小的,从而保证报文发送的确定性。
每个NUT分别由以下3部分组成:预定时间段(Schedule Service Time)、非预定时间段(Unscheduled Service Time)和系统维护时间段(Guardband Service Time),如图2所示。NUT的预定时间段用来传送对实时性要求高的数据。在每个NUT预定时间段内,欲发送预定数据的各个节点访问介质的机会是相等的,这些节点会依次得到令牌,有且只有一次发送机会。这可保证网络在NUT预定时间段内发送数据是可预测的、确定的。在NUT的未预定时间段中,欲发送未预定数据的每个节点轮流获得发送权,发送对时间没有苛刻要求的数据。维护时间段用来进行网络维护,保证各节点同步。
1.2.2 Profibus-DP的MAC技术
在Profibus中,MAC控制数据传输的程序,确保一个时刻只有一个节点发送数据。挂接在Profibus-DP总线上的节点有两种类型:主站和从站。令牌只能在主站间传递,在主站节点接到令牌后,系统要确保节点有足够的时间完成主站与从站之间的通信任务。令牌环是所有主站的组织链,按主站的地址构成逻辑环。在此环中,令牌在规定的时间内按照MAC地址的升序在各主站中依次传递。在配置DP总线时,需要设定一个令牌的目标循环时间TTR,令牌循环一周实际需要的时间为TRR,那么令牌持有的时间为TTH(TTH=TTR-TRR),这是节点可以支配的时间,可以用来发送高优先级报文和低优先级报文,直到时间耗尽。从MAC机制来看,节点发送数据的时间并不是固定的,它随目标循环时间、网络负荷的改变而改变,即受TTR、TRR影响。
1.3 现场总线的上层协议
ControlNet上层采用了先进的CIP协议,为其提供生产者/消费者通信模式、实时通信能力和各种应用功能。Profibus-DP的上层协议简单,只规定了一个用户层,为数据的快速交换、响应提供了条件。
1.3.1 ControlNet的CIP协议
CIP是一个面向对象的网络协议,它为网络上的各个设备提供了通信服务,并采用抽象的对象模型来描述协议。ControlNet的对象模型从功能实现上分为可选对象和必选对象。可选对象对设备的行为不产生影响,可以超出设备基本功能要求的功能;必选对象是实现设备基本功能要求所必须选择的对象,是实现设备互换性、互操作性的前提条件之一。在必选对象中有标识对象、报文路由器对象、连接管理器对象和连接对象,它们是ControlNet的每个设备必须支持的。通常每个设备还需支持未连接管理器UCMM对象。
CIP主要分成两层:上层为用户层,定义各种对外功能的实现和应用对象库;下层为网络和传输层,负责I/O和显性报文的传输,以及信息的路由功能。ControlNet中的对象模型,如图3所示。其中的ControlNet对象与应用对象属于上层的用户层,其他对象则属于下层,它们在网络和传输层进行定义。
ControlNet中的网络和传输层用于建立连接并对其进行维护。该功能的实现主要涉及未连接报文管理UCMM对象和报文路由器对象MR、连接管理者对象、传输连接、传输类以及应用对象。
ControlNet上的报文传输可以是面向连接的和面向非连接的。对于面向连接的通信,ControlNet需要建立和维护连接,会为特定的应用保留有用资源,减少对所接收数据包的处理。面向连接的通信主要是指I/O报文连接和显性报文连接,主要用来传输数据。
对于面向非连接的通信,不需要建立或维护连接,资源未事先保留,每个报文的附加量增多,需要处理的事情就更多。面向非连接的通信,用来传送未连接显性报文,主要功能就是为未建立连接的通信建立连接。
CIP用设备描述来实现设备间的互操作性、同类设备的互换性和行为一致性。根据ControlNet技术规范,每个厂商为每个ControlNet产品发布一致性兼容声明,其内容涉及此设备所遵循的技术规范的发布日期和版本号、设备中实现的所有协议选项和设备遵循的设备描述。
1.3.2 Profibus-DP的用户层
用户层包括DDLM和用户接口/用户等,在通信中实现各种应用功能。DDLM是预先定义的直接数据链路映射程序,将所有的用户接口中传送的功能都映射到第2层FDL和FMA1/2服务。它向第2层发送功能调用中的SSAP、DSAP和Serv_class等必须的参数,接收来自第2层的确认和指示并将它们传送给用户接口/用户。
Profibus-DP通信模型[9,10],如图4所示。可以看出,2类主站中不存在用户接口,DDLM直接为用户提供服务。在1类主站上除了DDLM外,还存在用户、用户接口以及用户与用户接口间的接口。用户接口与用户间的接口被定义为数据接口和服务接口,在该接口上处理与DP从站之间的通信。在DP从站中,存在用户与用户接口,而用户和用户接口间的接口被创建为数据接口。主站-主站间的数据通信由2类主站发起,在1类主站中数据流直接通过DDLM到达用户,不经过用户接口及其接口之间的通信。
DP网络中各站点之间有两种通信关系:一对一和一对多,但主要的还是一对一通信。
2 通信模式及其他功能
2.1 通信模式
ControlNet采用的是生产者/消费者通信模式,也支持源/目的通信模式,Profibus-DP只采用源/目的通信模式。
生产/消费者模型的连接方式有两种:点对点式和广播式。
2.2 其他功能
ControlNet是一种高速确定性网络,主要用于对时间苛刻要求的应用场合的信息传输。它提供高速的数据传输通道,满足大数据量的信息传输,同时也可以满足主站与主站间的对等通信。
ControlNet提供了强大的诊断能力,为设备的保养和维护提供了便利条件,它还提供了网关功能。
Profibus-DP提供高速的数据通道,满足控制器与离散设备的数据传输。它同样也提供了强大的设备诊断功能。
3 结束语
ControlNet和Profibus-DP都是非常优秀的现场总线,各有优势:
(1) ControlNet与Profibus-DP相比,提供了功能更强大、适用于复杂和实时性要求高的系统。ControlNet不但适用于单主站系统的控制连接,更适用于多主站系统之间的通信连接。而且ControlNet的传输速率很高,实时性比较突出,可靠性强,可动态地增/删网络节点,适用于大数据量、高精度、高要求的应用场合。
(2) Profibus-DP是一种低成本的网络连接,具有简单的协议结构。Profibus-DP允许构成单主站或多主站系统。它适用于控制数据量较少的应用场合。
参考文献
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