五种总线介绍1.docx

1、五种总线介绍总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束， 按照计算机所传输的信息 种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是 cpu、内存、输入、 输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。以下为大家介绍五种总线。Dupline 总线 ： Dupline 是一种现场及安装总线，为建筑自动化、配水

2、、能源管理、铁路系统及其它领域提供独一无二的解决方案。该系统能通过普通双芯线缆传输数字和模拟信号达数公里距离。系统采用模块化设计，操作原理简单，即使是新手也能很快在现有或新的应用领域熟练使用该系统。解决方案设计将各种Dupline 模块产品结合起来，包括数模 I/O 模块、可编程逻辑控制器(PLC)和个人计算机接口、人机界面和调制解调器。安装的所有模块连接到同一条双芯线缆，以在模块间以及中央控制器和模块间实现数据交换。Dupline 总线的应用： Dupline 通常用作远程 I/O 系统，在现场装置（如传感器、接触器、阀门和按钮等）和中央监测控制器（PLC、个人计算机或 Dupline 控制

3、器）之间建立连接。 但是当信号通过点对点的方式传输，不需要控制器或其它智能装置时，Dupline 还可用作简单的接线替代系统。 （Dupline 信号不仅可以通过铜线传输，也可通过光缆、无线电调制调解器、租赁电话线或 GSM 调制调解器传输。自1986 年以来，Dupline 已在全球安装了超过 10 万个系统，为其出色的性能提供了强有力的佐证。 ） Dupline 总线的优点和特性： 传输距离达 10 公里，不需要中继器 ，操作简便 ，高度抗噪 ，自由拓扑 ，灵活 ，无特殊线缆要求 ，可利用原有线缆 ，有总线供电设备 ，与 PLC 和个人计算机接口灵活连接 ，通过 GSM 调制调节器、无线电

4、调制调解器或光缆传输性能经 10 万个已安装系统证明 ，低本高效 。DeviceNet 现场总线：DeviceNet 现场总线是一种开放、低成本的网络解决方案。它将可编程控制器、操作员终端、传感器、光电开关、电动机起动器、驱动器等现场智能设备连接起来，减少了 I/O 接口和布线数量，实现了工业设备的网络化和远程管理。由于采用了许多新技术及独特的设计，与其它现场总线相比，它具有突出的高可靠性、实时性和灵活性。 主要技术特点可归纳为：（1）采用 CAN 物理层和数据链路层规约，使用CAN 规约芯片，得到了国际上主要芯片制造商的支持；（2）网络上可以容纳多达 64 个节点地址，每个节点支持的 I/O

5、 数量没有限制；（3 ）网络拓扑结构灵活；（4）节点设备可通过网络统一配电（信号线和电源线都包含在干线中） ，亦可配置为自行供电；（5）高电流能力（可高达 16 安培） ；（6）网络速度可选 125kbps、250kbps 和 500kbps；（7 ）具有误接线保护功能；（8 ）可带电更换网络节点设备，在线修改网络配置。 （9）支持选通、轮询、循环、状态变化和应用触发的数据传送方式；（10 ）采用非破坏性逐位仲裁机制实现按优先级发送信息；（11）具有通信错误分级检测机制、通信故障的自动判别和恢复功能；（12）支持点对点、多主或主 /从通信结构；（13）可实现不同厂商的同类设备的互换；（14）既

6、适用于连接低端工业设备，又能连接象变频器、操作员终端之类的复杂设备。采用了 ISO/OSI 参考模型的 1、2、7 层，涉及的标准有 CAN 技术规范 2.0A/B、ISO11898 标准和 DeviceNet 技术规范 Vo1.1/2 DeviceNet 与 CAN 的关系：DeviceNet 总线只使用了 CAN2.0A 中的有关定义，并不支持 CAN2.0B 中的扩展报文格式。DeviceNet 总线协议是在 CAN总线的基础上建立起来的。DeviceNet 的数据链路层完全遵循 CAN 规范的定义，并通过 CAN 控制器芯片实现。DeviceNet 在 CAN 总线的基础上又增加了面向

7、对象、基于连接的现代通信技术理念，并开发了应用层。其应用层规定了 CAN数据帧的使用方式、节点重复地址检测机制、对象模型及设备的标准化。 LONWORKS 技术是一种先进的现场总线.目前,现场总线还没有统一的定义.按照 FF 基金会的说法,现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式双向传输多分支结构的通信网络.一条现场总线可为众多的可寻址现场设备实现多点连接,支持底层的现场设备与高层的计算机系统利用公用传输介质交换信息 .因此, 现场总线技术的核心是通信协议.各个厂家在制定自己的现场总线的通信协议时, 为达到开放性和互操作性的基本要求,往往都遵循国际化组织 ISO 的开放系统互连 OSI

8、参考模型.ISOPOSI 参考模型本身并不是网络的实现, 它仅仅规定了七层模型中每一层的功能.多数现场总线技术仅有其中的一、二和七层协议 .LONWORKS 的通信协议 LonTalk 与其它现场总线技术不同的是它提供了ISOPOSI 七层模型所有内容的服务。. LonWorks 的特征和优点：1、 支持广泛范围的通信介质，包括双绞线和电力线等。2 、支持可靠通信，包括防范末经授权使用系统。3 、不论网络规模，提供可预测的响应时间。4、支持混合介质和不同通信速度构成的网络。5、提供对节点透明的接口。6 、支持几个节点 几万个节点的网络。7、允许节点间的任意连通。8 、允许对等通信，这样使它可用

9、于分布式控制系统中。9、为产品的互可操作性提供有效机制，使来自一个制造商的产品能和其他制造商的产品共享 标准物理量 的信息。10 、实施协议内网络管理问题的解决方案。 LonWorks 节点：现场控制节点包含：应用 CPU、I/O 处理单元、通信处理器、收发器和电源。1 、以神经元芯片为核心的控制节点、一个神经元芯片加上收发器构成 2、采用模块化信息处理器结构的控制节点。问题：神经元芯片：8 位总线，最高主频 10MHz，无法完成复杂控制。解决：采用 Host Base 结构：神经元芯片作为协处理器，高级主机作为主处理器，用于完成复杂的测控功能。HART 总线是 Highway Address

10、able Remote Transducer 的缩写。最早由Rosemount 公司开发并得到八十多家著名仪表公司的支持，于 1993 年成立了HART 通信基金会。这种被称为可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中的过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较快发展。它规定了一系列命令，按命令方式工作。它有三类命令：第一类称为通用命令，这是所有设备都理解、执行的命令；第二类称为一般行为命令，所提供的功能可以在许多现场设备(尽管不是全部)中实现，这类命令包括最常用的现场设备的功能库；第三类称为特

11、殊设备命令，以便在某些设备中实现特殊功能，这类命令既可以在基金会中开放使用，又可以为开发此命令的公司所独有。在一个现场设备中通常可发现同时存在这三类命令。HART 现场总线技术特点如下：（1） 兼有模拟仪表性能和数字通信性能：（2） 支持多点数字通信；（3 ）允许“问答式”及成组通信方式；（4 ） 通用的报文结构；（5 ） 采用设备描述语言 DDL 描述设备特性，并编成设备描述字典，主设备运用 DDL 技术理解设备参数，不需开发专用接口；（ 6）可以利用总线供电，满足本质安全防爆要求；（7）可组成双主设备系统。PROFIBUS 总线：PROFIBUS 是德国国家标准 DINl9245 和欧洲标

12、准EN50170 的现场总线标准。由 PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DP，PROFIBUS-PA 组成了 PROFIBUS 系列。DP 型用于分散外设间的高速数据传输，适合于加工自动化领域的应用。FMS 意为现场信息规范，PROFIBUS-FMS 适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。而PA 型则是用于过程自动化的总线类型，它遵从 IECll582 标准8。 该项技术是由西门子公司为主的十几家德国公司、研究所共同推出的。它采用了 OSI 模型的物理层、数据链路层。FMS 还采用了应用层。传输速率为9，6kbps12Mbps，最大传输距离在 12Mbps 时为 lOOm

13、，1 5Mhps 时为400m，可用中继器延长至 10km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆。最多可挂接 127 个站点。可实现总线供电与本质安全防爆。PROFIBUS 总线：（） 三种 PROFIBUS(DP FMSPA)均使用一致的总线存取协议。该协议是通过 OSI 参考模型第二层（数据链路层）来实现的。它包括了保证数据可靠性技术及传输协议和报文处理。 （2） 在 PROFIBUS 中，第二层称之为现场总线数据链路层（Fieldbus Data Link - FDL） 。介质存取控制（Medium Access Control - MAC）具体控制数据传输的程序， MAC 必须确保在任

14、何一个时刻只有一个站点发送数据。 （） PROFIBUS 协议的设计要满足介质控制的两个基本要求： 在复杂的自动化系统（主站）间的通信，必须保证在确切限定的时间间隔中，任何一个站点要有足够的时间来完成通信任务。 在复杂的程序控制器和简单的 I/O 设备（从站）间通信，应尽可能快速又简单地完成数据的实时传输。因此，PROFIBUS 总线存取协议，主站之间采用令牌传送方式，主站与从站之间采用主从方式。 （） 令牌传递程序保证每个主站在一个确切规定的时间内得到总线存取权（令牌） 。在 PROFIBUS 中，令牌传递仅在各主站之间进行。 （） 主站得到总线存取令牌时可与从站通信。每个主站均可向从站发送

15、或读取信息。因此，可能有以下三种系统配置： 纯主从系统 纯主主系统 混合系统（） 以一个由个主站个从站构成的 PROFIBUS 系统为例。个主站之间构成令牌逻辑环。当某主站得到令牌报文后，该主站可在一定时间内执行主站工作。在这段时间内，它可依照主从通讯关系表与所有从站通信，也可依照主主通讯关系表与所有主站通信。 （） 在总线系统初建时，主站介质存取控制 MAC 的任务是制定总线上的站点分配并建立逻辑环。在总线运行期间，断电或损坏的主站必须从环中排除，新上电的主站必须加入逻辑环。 （） 第二层的另一重要工作任务是保证数据的可靠性。PROFIBUS 第二层的数据结构格式可保证数据的高度完整性。 （

16、）PROFIBUS 在第二层按照非连接的模式操作，除提供点对点 逻辑数据传输外，还提供多点通信，其中包括广播及选择广播功能。总线的发展：现在网络技术发展十分迅猛，一些具有重大影响的网络新技术必将进一步融合到现场总线技术之中。这些具有发展前景的现场总线技术有：智能仪表与网络设备开发的软硬件技术；组态技术，包括网络拓扑结构、网络设备、网络互连等；网络管理技术，包括网络管理软件、网络数据操作与传输；人机接口、软件技术；现场总线系统集成技术。 现场总路线属于尚在发展之中的技术，自动化系统与设备将朝着现场总线体系结构的方向前进，这一发展趋势是肯定的。 既然是总线，就要向着趋于开放统一的方向发展，成为大家都遵守的标准规范，但由于这一技术所涉及的应用领域十分广泛，几乎覆盖了所有连续、离散工业领域，如过程自动化、制造加工自动化、楼宇自动化、家庭自动化等等，一种现场总线体系下可能不止容纳单一的标准。另外，几大现场总线技术均具有自己的特点，已在不同应用领域形成了自己的优势。加上商业利益的驱使，它们都在十分激烈的市场竞争中求得发展。所以，未来段时间的发展趋势是几大总线标准在竞争的同时，不断交叉与融合，共同生存。