通信接口與通信協(xié)議ppt課件

通信接口與通信協(xié)議,BobBi,OSI:OpenSystemInterconnection,通信接口與通信協(xié)議,并行通信與串行通信,Parallelbus,ISA,PCI,AXISPIIICRS232RS485/RS422CANUSBNetworkMODBUSJTAG,常用名詞,通信介質(zhì)雙絞線，同軸電纜，光纖等?？偩€兩個或多個通信主體共享的一組通信線路。通信協(xié)議描述了各通信主體在總線上的通信規(guī)則。時序圖是描述硬件協(xié)議的常用方法。通信主體指參與通信的操作設(shè)備，如處理器，存儲器等。一般分為主操作設(shè)備（master）和從操作設(shè)備（slave）。帶寬，數(shù)據(jù)傳輸速率，波特率,Communicationterms,數(shù)據(jù)方向表示待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在通信主體間的移動方向?？梢杂媒邮?發(fā)送來表示。單工，全雙工，半雙工數(shù)據(jù)只能單向傳送為單工；信息能雙向傳送但不能同時雙向傳送稱為半雙工；信息能夠同時雙向傳送則稱為全雙工。地址表示待傳輸數(shù)據(jù)的來源或目的地。也可理解為通信主體在總線上的ID。同步通信，異步通信同步通信要求接收端時鐘頻率和發(fā)送端時鐘頻率一致，發(fā)送端發(fā)送連續(xù)的比特流。異步通信時不要求接收端時鐘和發(fā)送端時鐘同步。發(fā)送端發(fā)送完一個字節(jié)后，可經(jīng)過任意長的時間間隔再發(fā)送下一個字節(jié)。,并行通信,處理器,存儲器（從設(shè)備）,data,addr,enable,r/w,enable,addr,data,fsetup,fread,fsetup,fwrite,r/w,int,ISA總線,SPI總線概述,SerialPeripheralInterface串行外圍設(shè)備接口，是Motorola公司推出的一種同步串行接口技術(shù)。SPI主要應(yīng)用在EEPROM,Flash,實(shí)時時鐘(RTC),數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC),數(shù)字信號處理器(DSP)以及數(shù)字信號解碼器之間.它在芯片中只占用四根管腳(Pin)用來控制以及數(shù)據(jù)傳輸,節(jié)約了芯片的pin數(shù)目,同時為PCB在布局上節(jié)省了空間.正是出于這種簡單易用的特性,現(xiàn)在越來越多的芯片上都集成了SPI技術(shù).采用主-從模式(Master-Slave)控制方式，SS信號進(jìn)行對從設(shè)備的片選。采用同步方式(Synchronous)傳輸數(shù)據(jù)，主設(shè)備提供SCLK信號給從設(shè)備。,SPI總線連接,SPI連接方式SPI有4種工作方式，由CPOL和CPHL兩位來決定。當(dāng)CPOL為0時，CLK的空閑狀態(tài)為低電平。當(dāng)CPOL為1時，CLK的空閑狀態(tài)為高電平。當(dāng)CPHL為0時，在CLK的第1個跳變沿數(shù)據(jù)被采樣。當(dāng)CPHL為1時，在CLK的第2個跳變沿數(shù)據(jù)被采樣。,SPI時序圖：CPHL=1,SPI時序圖：CPHL=0,SPI時鐘配置,在主設(shè)備這邊配置SPI接口時鐘的時候一定要弄清楚從設(shè)備的時鐘要求。因為主設(shè)備這邊的時鐘極性和相位都是以從設(shè)備為基準(zhǔn)的。因此在時鐘極性的配置上一定要搞清楚從設(shè)備是在時鐘的上升沿還是下降沿接收數(shù)據(jù)是在時鐘的下降沿還是上升沿輸出數(shù)據(jù)。但要注意的是由于主設(shè)備的SDO連接從設(shè)備的SDI從設(shè)備的SDO連接主設(shè)備的SDI從設(shè)備SDI接收的數(shù)據(jù)是主設(shè)備的SDO發(fā)送過來的主設(shè)備SDI接收的數(shù)據(jù)是從設(shè)備SDO發(fā)送過來的所以主設(shè)備這邊SPI時鐘極性的配置即SDO的配置跟從設(shè)備的SDI接收數(shù)據(jù)的極性是相反的跟從設(shè)備SDO發(fā)送數(shù)據(jù)的極性是相同的。,IIC總線概述,I2C總線是Philips公司開發(fā)的一種二線串行總線，可以使嵌入式系統(tǒng)中的外部設(shè)備和CPU以及外設(shè)之間進(jìn)行進(jìn)行通信。SDA:串行數(shù)據(jù)總線(SerialDAta)SCL:串行時鐘信號（SerialCLock）支持多主通信，是多主機(jī)總線。技術(shù)指標(biāo)：傳輸速率：100kbps3.4Mbps尋址位數(shù)：7位10位,IIC總線連接方式,IIC總線接口電平,SDA和SCL在空閑狀態(tài)都是高電平。所有設(shè)備的SDA和SCL線與連接。SCL線是高電平時，SDA線從高電平向低電平切換表示起始條件。當(dāng)SCL是高電平時，SDA線由低電平向高電平切換表示停止條件。正常通信時，SDA在SCL為高時保持穩(wěn)定，當(dāng)SCL為低時數(shù)據(jù)變化。,IIC總線時序圖,IIC總線有很多工作模式，下面是最簡單的一個模式的數(shù)據(jù)傳輸時序。,串行同步通信協(xié)議,面向比特的同步協(xié)議。,串行異步通信協(xié)議,起止式異步協(xié)議的特點(diǎn)是一個字符一個字符傳輸，并且傳送一個字符總是以起始位開始，以停止位結(jié)束，字符之間沒有固定的時間間隔要求。每一個字符的前面都有一位起始位，為低電平，字符本身有5-7位數(shù)據(jù)位組成，接著字符后面是一位校驗位，也可以沒有校驗位。最后是一位，或二位停止位，停止位后面是不定長度的空閑位。停止位和空閑位都規(guī)定為高電平，這樣就保證起始位開始處一定有一個下跳沿。,RS-232概述,RS-232C標(biāo)準(zhǔn)（協(xié)議）的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation）代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS（recommendedstandard）代表推薦標(biāo)準(zhǔn)，232是標(biāo)識號，C代表RS232的最新一次修改（1969），在這之前，有RS232B、RS232A。它規(guī)定連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號功能及傳送過程。常用物理標(biāo)準(zhǔn)還有有EIARS-422A、EIARS-423A、EIARS-485。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在020kb/s范圍內(nèi)的通信。在通信速率低于20kb/s時，RS-232C所直接連接的最大物理距離為15m（50英尺）。EIA-RS-232C的電氣特性(在TxD和RxD上)邏輯1(MARK)=-3V-15V邏輯0(SPACE)=+3+15V,RS-232C連接,RS-232C規(guī)標(biāo)準(zhǔn)接口有25條線，4條數(shù)據(jù)線、11條控制線、3條定時線、7條備用和未定義線，常用的只有9根。一般用3根。,RS-422,在RS-232的基礎(chǔ)上，為了增強(qiáng)驅(qū)動能力和抗干擾能力，產(chǎn)生了RS-422。RS-422有兩對差分信號傳輸線，一對發(fā)送，一對接收。RS-422的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(26)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(26)V表示。RS-422最大的通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mb/S，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100Kb/S的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離。,RS-422,由于接收器采用高輸入阻抗和發(fā)送驅(qū)動器比RS232更強(qiáng)的驅(qū)動能力，故允許在相同傳輸線上連接多個接收節(jié)點(diǎn)，最多可接10個節(jié)點(diǎn)。即一個主設(shè)備（Master），其余為從設(shè)備（Salve），從設(shè)備之間不能通信，所以RS-422支持點(diǎn)對多的全雙工通信。,RS-485,RS-485的電氣特性和RS-422一樣。RS-485，在RS-422后推出，絕大部分繼承了422，主要的差別是RS-485可以是半雙工的，而且一個驅(qū)動器的驅(qū)動能力至少可以驅(qū)動32個接收器（即接收器為1/32單位負(fù)載），當(dāng)使用阻抗更高的接收器時可以驅(qū)動更多的接收器。所以現(xiàn)在大多數(shù)全雙工485驅(qū)動/接收器對都是標(biāo)：RS422/485的，因為全雙工RS485的驅(qū)動/接收器對一定可以用在RS422網(wǎng)絡(luò)。RS-485總線一般最大支持32個節(jié)點(diǎn)，如果使用特制的485芯片，可以達(dá)到128個或者256個節(jié)點(diǎn)，最大的可以支持到400個節(jié)點(diǎn)。RS-485組成半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般是兩線制，多采用屏蔽雙絞線傳輸。RS-485網(wǎng)絡(luò)中只能有一個主設(shè)備，其余為從設(shè)備。,RS-485總線網(wǎng)絡(luò),RS485網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎媒K端匹配的總線結(jié)構(gòu)。構(gòu)建時需注意：1.采用一條雙絞線電纜作總線，將各個節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號對總線信號的影響最低。2.應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會發(fā)生信號的反射。3.終端負(fù)載電阻問題，需在總線電纜的開始和末端都并接終端電阻，阻值一般為120，因為一般雙絞線的特性阻抗為100120.,CANbus,控制器局域網(wǎng)CAN（ControllerAreaNetwork），最初是由德國Bosch公司設(shè)計的，應(yīng)用于汽車的監(jiān)測和控制。1991年9月，Philips制定并發(fā)布CAN技術(shù)規(guī)范：CAN2.0A/B。1993年11月，ISO組織正式頒布CAN國際標(biāo)準(zhǔn)ISO11898。CAN-bus是唯一成為國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線，也是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線之一。CAN總線協(xié)議包括對CAN控制器和收發(fā)器的規(guī)定。即包括物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。,CANbus,通訊距離與波特率有關(guān)，最大通訊距離可達(dá)10km，最大通訊波持率可達(dá)1Mbps。CAN總線采用了多主競爭式總線結(jié)構(gòu)，具有多主站運(yùn)行和分散仲裁的串行總線以及廣播通信的特點(diǎn)。CAN總線上最大地址數(shù)可達(dá)256，實(shí)際收發(fā)器一般支持120個。顯性（邏輯0）：CAN_H對地為3.5V(3V)，CAN_L為1.5V(1V)隱性（邏輯1）：CAN_H對地為2.5V(2.3V)，CAN_L為2.5V(2.3V)CAN2.0A：CAN標(biāo)準(zhǔn)報文格式CAN2.0B：CAN標(biāo)準(zhǔn)報文格式和擴(kuò)展報文格式具有11位標(biāo)識符的CAN幀稱為：標(biāo)準(zhǔn)幀具有29位標(biāo)識符的CAN幀稱為：擴(kuò)展幀,CANbus,CAN總線收發(fā)器CAN總線網(wǎng)絡(luò)連接和匹配電阻的設(shè)計可參考RS-485總線匹配電阻設(shè)計。原理相同。,CANbus幀格式,數(shù)據(jù)楨：從發(fā)送節(jié)點(diǎn)向其它節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程幀：向其它節(jié)點(diǎn)請求發(fā)送具有同一識別符的數(shù)據(jù)楨錯誤幀：指明已檢測到總線錯誤過載幀：用以在數(shù)據(jù)楨（或遠(yuǎn)程幀）之間提供一份附加的延時,CANbus標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)楨結(jié)構(gòu),CANbus擴(kuò)展數(shù)據(jù)楨結(jié)構(gòu),CANbus總線仲裁,總線上顯性電平支配隱性電平。邏輯0為顯性電平，邏輯1為隱性電平。總線空閑時，任何節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送報文?？偩€上每條報文都具有惟一的11位或者29位標(biāo)識符。報文標(biāo)識符的值越小，具有越高的優(yōu)先權(quán)。多個節(jié)點(diǎn)同時發(fā)送時，總線在”仲裁場”逐位仲裁，高優(yōu)先權(quán)的報文贏得仲裁，繼續(xù)發(fā)送報文。失去仲裁權(quán)的報文在總線空閑時重新發(fā)送。,CANbus仲裁,USB概述,USB（UniversalSerialBUS，通用串行總線）是在1994年底由英特爾、康柏、IBM、Microsoft等多家公司聯(lián)合提出的。USB的顯著特點(diǎn)就是支持即插即用和熱插拔功能。目前主要使用的協(xié)議版本為USB1.1，USB2.0和USB3.0，各協(xié)議向下兼容。USB1.1支持12Mbps和1.5Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率。USB2.0支持高達(dá)480Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率。USB3.0支持5Gbps。USB標(biāo)準(zhǔn)接口為4針插頭（USB3.0為9針）。,USB網(wǎng)絡(luò),USB網(wǎng)絡(luò)采用階梯式星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。一個USB網(wǎng)絡(luò)中只能有一個主機(jī)。主機(jī)內(nèi)設(shè)置了一個根集線器，提供了主機(jī)上的初始附屬點(diǎn)。USB協(xié)議規(guī)定最多允許5級集線器進(jìn)行級聯(lián)。,USB主設(shè)備和從設(shè)備,USB系統(tǒng)中包括主機(jī)，集線器和從設(shè)備。主機(jī)中還集成了一個根集線器。主機(jī)定時對集線器的狀態(tài)進(jìn)行查詢，當(dāng)一個新設(shè)備接入集線器時，主機(jī)會檢測到集線器狀態(tài)改變，主機(jī)發(fā)出一個命令使該端口有效并對其進(jìn)行設(shè)置。位于這個端口上的設(shè)備進(jìn)行響應(yīng)，主機(jī)收到關(guān)于設(shè)備的信息，主機(jī)的操作系統(tǒng)確定對這個設(shè)備使用那種驅(qū)動程序，接著設(shè)備被分配一個唯一標(biāo)識的地址，范圍從0127，其中0為所有的設(shè)備在沒有分配惟一地址時使用的默認(rèn)地址。主機(jī)向它發(fā)出內(nèi)部設(shè)置請求。當(dāng)一個設(shè)備從總線上移走時，主機(jī)就從其可用資源列表中將這個設(shè)備刪除。,USB主機(jī),USB的所有數(shù)據(jù)通信（不論是上行通信還是下行通信）都由USB主機(jī)啟動，所以USB主機(jī)在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中占據(jù)著主導(dǎo)地位。在USB系統(tǒng)中只允許有一個主機(jī)。從開發(fā)人員的角度看，USB主機(jī)可分為三個不同的功能模塊：客戶軟件、USB系統(tǒng)軟件和USB總線接口?？蛻糗浖话惆║SB設(shè)備驅(qū)動程序和界面應(yīng)用程序兩部分。USB系統(tǒng)軟件一般包括USB總線驅(qū)動程序和USB主控制器驅(qū)動程序這兩部分。這些軟件通常由操作系統(tǒng)提供，開發(fā)人員不必掌握。USB總線接口包括主控制器和根集線器兩部分。該部分與USB系統(tǒng)軟件的接口依賴于主控制器的硬件實(shí)現(xiàn)，開發(fā)人員不必掌握。,USB從設(shè)備,設(shè)備代表一個USB設(shè)備，它由一個或多個配置組成。設(shè)備描述符用于說明設(shè)備的總體信息，并指明其所含的配置的個數(shù)。一個USB設(shè)備只能有一個設(shè)備描述符。一個USB設(shè)備可以包含一個或多個配置，如USB設(shè)備的低功耗模式和高功耗模式可分別對應(yīng)一個配置。在使用USB設(shè)備前，必須為其選擇一個合適的配置。配置描述符用于說明USB設(shè)備中各個配置的特性，如配置所含接口的個數(shù)等。USB設(shè)備的每一個配置都必須有一個配置描述符。一個配置可以包含一個或多個接口，如對一個光驅(qū)來說，當(dāng)用于文件傳輸時使用其大容量存儲接口；而當(dāng)用于播放CD時，使用其音頻接口。接口是端點(diǎn)的集合，可以包含一個或多個可替換設(shè)置，用戶能夠在USB處于配置狀態(tài)時，改變當(dāng)前接口所含的個數(shù)和特性。接口描述符用于說明USB設(shè)備中各個接口的特性，如接口所屬的設(shè)備類及其子類等。USB設(shè)備的每個接口都必須有一個接口描述符。,USB從設(shè)備,端點(diǎn)是USB設(shè)備中的實(shí)際物理單元，USB數(shù)據(jù)傳輸就是在主機(jī)和USB設(shè)備各個端點(diǎn)之間進(jìn)行的。端點(diǎn)一般由USB接口芯片提供，例如Freescale的MC68HC908JB8。USB設(shè)備中的每一個端點(diǎn)都有唯一的端點(diǎn)號，每個端點(diǎn)所支持的數(shù)據(jù)傳輸方向一般而言也是確定的：或是輸入（IN）或是輸出（OUT），也有些芯片提供的端點(diǎn)的數(shù)據(jù)方向是可以配置的，例如MC68HC908JB8包含有兩個用于數(shù)據(jù)收發(fā)的端點(diǎn)：端點(diǎn)1和端點(diǎn)2。其中端點(diǎn)1只能用于數(shù)據(jù)發(fā)送，即支持輸入（IN），端點(diǎn)2既能用于數(shù)據(jù)發(fā)送也可用于數(shù)據(jù)接收，即支持輸入（IN）和輸出（OUT）操作。需要注意的是，在這里數(shù)據(jù)的傳輸方向是站在主機(jī)的立場上來看得。比如端點(diǎn)1只能發(fā)送數(shù)據(jù)，在主機(jī)看來是端點(diǎn)1向主機(jī)輸入數(shù)據(jù)，即IN操作；當(dāng)端點(diǎn)2配置為接收數(shù)據(jù)時，主機(jī)向端點(diǎn)2輸出數(shù)據(jù)，即OUT操作。這一點(diǎn)是初學(xué)者比較容易產(chǎn)生混淆的地方。利用設(shè)備地址、端點(diǎn)號和傳輸方向就可以指定一個端點(diǎn)，并和它進(jìn)行通信。0號端點(diǎn)比較特殊，它有數(shù)據(jù)輸入IN和數(shù)據(jù)輸出OUT兩個物理單元，且只能支持控制傳輸。,USB從設(shè)備,在USB設(shè)備中通常還含有字符串描述符，以說明一些專用信息，如制造商的名稱、設(shè)備的序列號等。它的內(nèi)容以UNICODE的形式給出，且可以被客戶軟件所讀取。對USB設(shè)備來說，字符串描述符是可選的。在USB系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，可以認(rèn)為數(shù)據(jù)傳輸是在主機(jī)軟件（USB系統(tǒng)軟件或客戶軟件）和USB設(shè)備的各個端點(diǎn)之間直接進(jìn)行的，它們之間的連接稱為管道。管道是在USB設(shè)備的配置過程中建立的。管道和USB設(shè)備中的端點(diǎn)一一對應(yīng)。一個USB設(shè)備含有多少個端點(diǎn)，其和主機(jī)進(jìn)行通信時就可以使用多少條管道,USB接口,USB使用一根屏蔽的4線電纜與網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)。數(shù)據(jù)傳輸通過一個差分雙絞線進(jìn)行，這兩根線分別標(biāo)為D+和D-，另外兩根線是Vcc和Ground，其中Vcc向USB設(shè)備供電。使用USB電源的設(shè)備稱為總線供電設(shè)備，而使用自己外部電源的設(shè)備叫做自供電設(shè)備。為了避免混淆，USB電纜中的線都用不同的顏色標(biāo)記。通常VCC為5V，可以提供500mA的電流。D+和D-為差分信號，在+400mV和-400mV之間變化。,USB接口,從一個設(shè)備連回到主機(jī)，稱為上行連接；從主機(jī)到設(shè)備的連接，稱為下行連接。為了防止回環(huán)情況的發(fā)生，上行和下行端口使用不同的連接器。A型連接頭，用于上行連接。而B型插頭在從主機(jī)或集線器接出的下行電纜的一端。,USB通信格式,USB的數(shù)據(jù)包使用反向不歸零編碼（NRZI）。USB控制器發(fā)送/接收信號會進(jìn)行編/解碼。在反向不歸零編碼時，遇到“0”轉(zhuǎn)換，遇到“1”保持。,USB檢測設(shè)備連接和速度,USB通信協(xié)議,包（Packet）是USB系統(tǒng)中信息傳輸?shù)幕締卧袛?shù)據(jù)都是經(jīng)過打包后在總線上傳輸?shù)?。USB包由五部分組成，即同步字段（SYNC）、包標(biāo)識符字段（PID）、數(shù)據(jù)字段、循環(huán)冗余校驗字段（CRC）和包結(jié)尾字段（EOP），包的基本格式如下圖：SYNC字段:由8位組成，作為每個數(shù)據(jù)封包的前導(dǎo)，用來產(chǎn)生同步作用，使USB設(shè)備與總線的包傳輸率同步，它的數(shù)值固定為00000001。PID字段:用來表示數(shù)據(jù)封包的類型。包標(biāo)識符中的校驗字段是通過對類型字段的每個位求反碼產(chǎn)生的，PID字段如下圖所示：,USB通信協(xié)議,信息包的類型，包括令牌、數(shù)據(jù)、握手或特殊四種信息包類型。,USB數(shù)據(jù)傳輸,在USB的傳輸中，制定了4種傳輸類型：控制傳輸、中斷傳輸、批量傳輸以及等時傳輸。控制傳輸類型分為23個階段：設(shè)置階段、數(shù)據(jù)階段（無數(shù)據(jù)控制沒有此階段）以及狀態(tài)階段。根據(jù)數(shù)據(jù)階段的數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较颍刂苽鬏斢挚煞譃?種類型：控制讀?。ㄗx取USB描述符）、控制寫入（配置USB設(shè)備）以及無數(shù)據(jù)控制。設(shè)備列舉過程第一步，使用預(yù)設(shè)的地址0取得設(shè)備描述符。第二步，設(shè)置設(shè)備的新地址。第三步，使用新地址取得設(shè)備描述符。第四步，取得配置描述符。第五步，設(shè)置配置描述符。,工業(yè)以太網(wǎng)概述,嵌入式系統(tǒng)常用的以太網(wǎng)協(xié)議是IEEE802.3（Ethernet）/IEEE802.3u.工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸特點(diǎn)：1.所有數(shù)據(jù)位的傳輸由低位開始，傳輸?shù)奈涣魇怯寐鼜厮固鼐幋a。2.以太網(wǎng)是基于沖突檢測的總線復(fù)用方法，沖突退避算法是由硬件自動執(zhí)行的。3.以太網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)段的長度，DA+SA+TYPE+DATA+PAD最小為60B，最大為1514B。4.通常的以太網(wǎng)卡可以接收3種地址的數(shù)據(jù)，一個是廣播地址，一個是多播地址（或者叫組播地址，在嵌入式系統(tǒng)中很少用到），一個是它自己的地址。但有時，用于網(wǎng)絡(luò)分析和監(jiān)控，網(wǎng)卡也可以設(shè)置為接收任何數(shù)據(jù)包。5.任何兩個網(wǎng)卡的物理地址都是不一樣的，是世界上唯一的，網(wǎng)卡地址由專門機(jī)構(gòu)分配。不同廠家使用不同地址段，同一廠家的任何兩個網(wǎng)卡的地址也是唯一的。根據(jù)網(wǎng)卡的地址段（網(wǎng)卡地址的前3個字節(jié)）可以知道網(wǎng)卡的生產(chǎn)廠家。,工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議分層,物理傳輸幀,MAC層的物理傳輸幀格式：同步位，用于收發(fā)雙方的時鐘同步，同時也指明了傳輸?shù)乃俾?，?6位的的二進(jìn)制數(shù)101010101010，最后2位是10。SD：分隔位，表示下面跟著的是真正的數(shù)據(jù)而不是同步時鐘，為8位的10101011。DA：目的地址，以太網(wǎng)的地址為48位（6個字節(jié)）二進(jìn)制地址，表明該幀傳輸給哪個網(wǎng)卡。如果為FFFFFFFFFFFF，則是廣播地址。廣播地址的數(shù)據(jù)可以被任何網(wǎng)卡接收到。SA：源地址，48位，表明該幀的數(shù)據(jù)是哪個網(wǎng)卡發(fā)的，即發(fā)送端的網(wǎng)卡地址，同樣是6個字節(jié)。,物理傳輸幀,TYPE：類型字段，表明該幀的數(shù)據(jù)是什么類型的數(shù)據(jù)，不同協(xié)議的類型字段不同。如：0800H表示數(shù)據(jù)為IP包，0806H表示數(shù)據(jù)為ARP包，814CH是SNMP包，8137H為IPX/SPX包。小于0600H的值是用于IEEE802的，表示數(shù)據(jù)包的長度。DATA：數(shù)據(jù)段，該段數(shù)據(jù)不能超過1500B。因為以太網(wǎng)規(guī)定整個傳輸包的最大長度不能超過1514E（14B為DA，SA，TYPE）。PAD：填充位。由于以太網(wǎng)幀傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包最小不能小于60B，除去（DA、SA、TYPE的14B），還必須傳輸46B的數(shù)據(jù)，當(dāng)數(shù)據(jù)段的數(shù)據(jù)不足46B時，后面通常是補(bǔ)0（也可以補(bǔ)其他值）。FCS：32位數(shù)據(jù)校驗位。32位的CRC校驗，該校驗由網(wǎng)卡自動計算，自動生成，自動校驗，自動在數(shù)據(jù)段后面填入。不需要軟件管理。通常，PR、SD、PAD、FCS這幾個數(shù)據(jù)段都是網(wǎng)卡（包括物理層和Mac層的處理）自動產(chǎn)生的，剩下的DA、SA、TYPE、DATA這4個段的內(nèi)容是由上層的軟件控制的。,工業(yè)以太網(wǎng)接口,在嵌入式系統(tǒng)中增加以太網(wǎng)接口，通常有如下兩種方法實(shí)現(xiàn)：嵌入式處理器網(wǎng)卡芯片帶有以太網(wǎng)接口的嵌入式處理器,工業(yè)以太網(wǎng)接口,DTE接口定義數(shù)據(jù)終端設(shè)備包括網(wǎng)卡路由器，以太網(wǎng)接口DCE接口定義數(shù)據(jù)通信設(shè)備包括交換機(jī),MODBUS協(xié)議概述,Modbus是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個品牌）在1979年發(fā)明的，是全球第一個真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議。為更好地普及和推動Modbus在基于以太網(wǎng)上的分布式應(yīng)用，目前施耐德公司已將Modbus協(xié)議的所有權(quán)移交給IDA（InterfaceforDistributedAutomation，分布式自動化接口）組織，并成立了Modbus-IDA組織，為Modbus今后的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。MODBUS協(xié)議為應(yīng)用層協(xié)議。控制器通信使用主從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：主機(jī)和可編程儀表。典型的從設(shè)備：可編程控制器。主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信，從設(shè)備返回一消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯誤檢測域。,MODBUS協(xié)議概述,MODBUS通用幀,MODBUS協(xié)議定義了一個與基礎(chǔ)通信層無關(guān)的簡單協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。特定總線或網(wǎng)絡(luò)上的MODBUS協(xié)議映射能夠在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU）上引入一些附加域。通用MODBUS幀地址域有256個不同地址,MODBUS功能碼分類,MODBUS傳輸模式,MODBUS使用RTU模式或者ASCII模式。RTU模式為默認(rèn)模式。一個MODBUS網(wǎng)絡(luò)必須使用相同的模式。RTU(RemoteTerminalUnit)模式：報文中每個8位字節(jié)含有兩個4位十六進(jìn)制字符。RTU模式位序列RTU報文幀RTU報文幀必須以連續(xù)字符流發(fā)送，如果兩個字符之間的空閑間隔大于1.5個字符時間，則報文幀被認(rèn)為不完整應(yīng)該被接收節(jié)點(diǎn)丟棄。,MODBUS傳輸模式,ASCII(AmericanStandardCodeforInformationInterchange)：報文中的每個8位子節(jié)以兩個ASCII字符發(fā)送（例如：子節(jié)0X5B會被編碼為兩個字符:0 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