第05章總線接口技術(shù)

1、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)化教研室自動(dòng)化教研室自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)主干課程自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)主干課程華北科技學(xué)院華北科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院電子信息工程學(xué)院第第5 5章章 總線接口技術(shù)總線接口技術(shù)n5.1串行通信的基本概念n5.2 串行通信標(biāo)準(zhǔn)總線 n5.3 SPI總線n5.4 I2C總線n5.5現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)5.1串行通信的基本概念串行通信的基本概念 通信實(shí)際上是由一地向另一地傳送含有信息的消通信實(shí)際上是由一地向另一地傳送含有信息的消息。通信中所傳遞的消息，有各種不同的形式，如息。通信中所傳遞的消息，有各種不同的形式，如符號(hào)、文字、語(yǔ)言、數(shù)據(jù)等，因而根據(jù)所傳遞消息符號(hào)、文字、語(yǔ)言、數(shù)據(jù)等，因而根據(jù)所傳遞消

2、息的類(lèi)別，在通信業(yè)務(wù)上中分為電報(bào)、電話、數(shù)據(jù)傳的類(lèi)別，在通信業(yè)務(wù)上中分為電報(bào)、電話、數(shù)據(jù)傳輸及可視電話等。輸及可視電話等。通信系統(tǒng)的一般框圖通信系統(tǒng)的一般框圖信息信息信號(hào)信號(hào)信號(hào)信號(hào)信息信息 信源信源發(fā)信器發(fā)信器傳輸線路傳輸線路受信器受信器信宿信宿干擾干擾/ /噪聲噪聲5.1.1 數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式并行通訊：數(shù)據(jù)各位同時(shí)傳送串行通訊：數(shù)據(jù)一位一位順序傳送串行通信與并行通信的比較 從通信距離上看：并行通信適宜于近距離的數(shù)據(jù)傳送，通常小于30米。而串行通信適宜于遠(yuǎn)距離傳送，可以從幾米到數(shù)千公里。 從通信速率上看：一般應(yīng)用中，在短距離內(nèi)，并行接口的數(shù)據(jù)傳輸速率顯然比串行接口的傳輸速率高得多，但

3、長(zhǎng)距離內(nèi)串行數(shù)據(jù)傳送速率會(huì)比并行數(shù)據(jù)傳送速率快。 由于串行通信的通信時(shí)鐘頻率較并行通信容易提高，因此許多高速外部設(shè)備，如數(shù)字?jǐn)z像機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信也往往使用串行通信方式。 從抗干擾性能上看：串行通信由于只有一兩根信號(hào)線，信號(hào)間的互相干擾完全可以忽略。從設(shè)備和費(fèi)用上看：隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，邏輯器件價(jià)格趨低，而通信線路費(fèi)用趨高，因此對(duì)遠(yuǎn)距離通信而言，串行通信的費(fèi)用顯然會(huì)低得多。另一方面串行通信還可利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，降低了通信費(fèi)用。 串行通信與并行通信相比,雖然有許多優(yōu)點(diǎn),但也隨之帶來(lái)了數(shù)據(jù)的串/并及并/串轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式的要求以及位計(jì)數(shù)等問(wèn)題，使之比并行通信實(shí)現(xiàn)起來(lái)

4、更復(fù)雜。全雙工全雙工站站A站站B站站A站站B站站A站站B半雙工半雙工單工單工數(shù)據(jù)傳送方式數(shù)據(jù)傳送方式串行傳送的兩種基本工作方式串行傳送的兩種基本工作方式n異步方式異步方式: :接收端的時(shí)鐘完全獨(dú)立于發(fā)送端。由自己內(nèi)部的接收端的時(shí)鐘完全獨(dú)立于發(fā)送端。由自己內(nèi)部的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生，但它的標(biāo)稱(chēng)頻率必須與發(fā)送端一致。時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生，但它的標(biāo)稱(chēng)頻率必須與發(fā)送端一致。n同步方式：同步方式：接受端的時(shí)鐘與發(fā)送端嚴(yán)格一致。只要使第一接受端的時(shí)鐘與發(fā)送端嚴(yán)格一致。只要使第一位的相位關(guān)系正確，以后就可以在一次傳輸中始終保持這位的相位關(guān)系正確，以后就可以在一次傳輸中始終保持這個(gè)正確的關(guān)系，不會(huì)產(chǎn)生任何積累誤差。個(gè)正確

5、的關(guān)系，不會(huì)產(chǎn)生任何積累誤差。5.1.2 數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式1. 1. 異步方式異步方式n串行通信時(shí)的數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)信息都使用同一根信號(hào)線傳送串行通信時(shí)的數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)信息都使用同一根信號(hào)線傳送n收發(fā)雙方必須遵守共同的通信協(xié)議（通信規(guī)程），才能解決傳送收發(fā)雙方必須遵守共同的通信協(xié)議（通信規(guī)程），才能解決傳送速率、信息格式、位同步、字符同步、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等問(wèn)題速率、信息格式、位同步、字符同步、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等問(wèn)題n串行異步通信以字符為單位進(jìn)行傳輸，其通信協(xié)議是起止式異步串行異步通信以字符為單位進(jìn)行傳輸，其通信協(xié)議是起止式異步通信協(xié)議通信協(xié)議異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送格式異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送格式起始位起始位每每

6、個(gè)字符開(kāi)始傳個(gè)字符開(kāi)始傳送的標(biāo)志，起送的標(biāo)志，起始位采用邏輯始位采用邏輯0電平電平起始位起始位校驗(yàn)位校驗(yàn)位停止位停止位空閑位空閑位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位低位低位高位高位字符字符0/10/10/10/10/10/10/10/11 10 01 11 11 1數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)位緊跟著起始位傳送。由58個(gè)二進(jìn)制位組成，低位先傳送校驗(yàn)位用于校驗(yàn)是否傳送正確；可選擇奇檢驗(yàn)、偶校驗(yàn)或不傳送校驗(yàn)位停止位表示該字符傳送結(jié)束。停止位采用邏輯1電平，可選擇1、1.5或2位空閑位傳送字符之間的邏輯1電平，表示沒(méi)有進(jìn)行傳送2. 2. 同步方式同步方式n以一個(gè)數(shù)據(jù)塊（幀）為傳輸單位，每個(gè)數(shù)據(jù)塊附加以一個(gè)數(shù)據(jù)塊（幀）為傳輸單位，每個(gè)數(shù)據(jù)塊

7、附加1個(gè)或個(gè)或2個(gè)同步個(gè)同步字符，最后以校驗(yàn)字符結(jié)束字符，最后以校驗(yàn)字符結(jié)束n同步通信的數(shù)據(jù)傳輸效率和傳輸速率較高，但硬件電路比較復(fù)雜同步通信的數(shù)據(jù)傳輸效率和傳輸速率較高，但硬件電路比較復(fù)雜n串行同步通信主要應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中串行同步通信主要應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中n最常使用高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議最常使用高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC同步字符同步字符數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)校驗(yàn)字符校驗(yàn)字符5.2 串行通信標(biāo)準(zhǔn)總線5.2.1 RS-232-CnRS-232CRS-232C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)EIAEIA（電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）與（電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）與BELLBELL等公司一起開(kāi)發(fā)的等公司一起開(kāi)發(fā)的19691969年公布的

8、通信協(xié)議。年公布的通信協(xié)議。n它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在020000bit/s020000bit/s范圍內(nèi)的范圍內(nèi)的通信。通信。n它最初是為遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備它最初是為遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTEDTE（Data Terminal EquipmentData Terminal Equipment）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCEDCE（Data Communication EquipmentData Communication Equipment）而制定）而制定的。的。nRS-232CRS-232C標(biāo)準(zhǔn)對(duì)信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)和控制信號(hào)線作了標(biāo)準(zhǔn)對(duì)信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)和控制信號(hào)線作

9、了的定義的定義nRS-232CRS-232C采用負(fù)邏輯規(guī)定邏輯電平，信號(hào)電平與采用負(fù)邏輯規(guī)定邏輯電平，信號(hào)電平與通常的通常的TTLTTL電平不兼容電平不兼容n RS-232CRS-232C將將 -5V -5V -15V-15V規(guī)定為規(guī)定為“1”1”，n +5V +5V +15V+15V規(guī)定為規(guī)定為“0”0”nTTLTTL標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)和RS-232CRS-232C標(biāo)準(zhǔn)之間的電平轉(zhuǎn)換可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)之間的電平轉(zhuǎn)換可以通過(guò)專(zhuān)用芯片完成專(zhuān)用芯片完成 n 例如：例如： MC1488/MC1489MC1488/MC1489，MAX232MAX232等。等。nRS-232CRS-232C有有DB-25DB-25，

10、DB-9DB-9兩種連接器，如圖所示。兩種連接器，如圖所示。引腳號(hào)信號(hào)名稱(chēng)方 向信 號(hào) 功 能1DCDPC機(jī)儀器PC機(jī)收到遠(yuǎn)程信號(hào)（載波檢測(cè)）2RXDPC機(jī)儀器PC機(jī)接收數(shù)據(jù)3TXDPC機(jī)儀器PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)4DTR PC機(jī)儀器PC機(jī)準(zhǔn)備就緒5GND- 信號(hào)地6DSRPC機(jī)儀器儀器準(zhǔn)備就緒7RTSPC機(jī)儀器PC機(jī)請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)8CTSPC機(jī)儀器儀器已切換到接收狀態(tài)（清除發(fā)送）9RIPC機(jī)儀器通知PC機(jī)，線路正常（振鈴指示）電平轉(zhuǎn)換芯片介紹 n(1)(1)驅(qū)動(dòng)器的輸出電平驅(qū)動(dòng)器的輸出電平n邏輯邏輯0 0：+5V+5V+15V+15V； 邏輯邏輯1 1：-5V-5V1 15V5Vn(2)(2)接收器的

11、輸入檢測(cè)電平接收器的輸入檢測(cè)電平n邏輯邏輯0 0：+3V +3V ； 邏輯邏輯1 1：- -3V3VnRS-232CRS-232C使用的是負(fù)邏輯。使用的是負(fù)邏輯。 TXDRXDRXDTXDT1INR1OUTT1OUTR2OUTR2INT2OUTR2OUTT2IN11611610610610610696967676868680318031MAX232AMAX232An電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是傳送線驅(qū)動(dòng)器電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是傳送線驅(qū)動(dòng)器MC1488MC1488和和接收器接收器MC1489MC1489，其作用除了電平轉(zhuǎn)換外，還實(shí)現(xiàn)，其作用除了電平轉(zhuǎn)換外，還實(shí)現(xiàn)正負(fù)邏輯電平轉(zhuǎn)換。正負(fù)邏輯電平轉(zhuǎn)換。n下

12、圖是單片機(jī)與下圖是單片機(jī)與RS-232RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口電路。標(biāo)準(zhǔn)接口電路。 RS-232C接口的缺點(diǎn)接口的缺點(diǎn)n數(shù)據(jù)通信速率低。數(shù)據(jù)通信速率低。RS-232CRS-232C規(guī)定的最高傳輸速率規(guī)定的最高傳輸速率20kbit/s20kbit/s雖然可以滿(mǎn)足一般的異步通信需要，但雖然可以滿(mǎn)足一般的異步通信需要，但并不能滿(mǎn)足同步傳輸?shù)囊蟆２⒉荒軡M(mǎn)足同步傳輸?shù)囊?。n通信距離短。使用通信距離短。使用RS-232CRS-232C接口的通信線路在接口的通信線路在15m15m左右可以達(dá)到正常的通信要求，左右可以達(dá)到正常的通信要求， 但無(wú)法滿(mǎn)足更但無(wú)法滿(mǎn)足更長(zhǎng)的通信距離，即使使用極好的線路器件和優(yōu)良長(zhǎng)的通

13、信距離，即使使用極好的線路器件和優(yōu)良的信號(hào)條件，也無(wú)法使電纜長(zhǎng)度超過(guò)的信號(hào)條件，也無(wú)法使電纜長(zhǎng)度超過(guò)60m60m。n抗干擾能力差。通信兩端的電平轉(zhuǎn)換電路均為單抗干擾能力差。通信兩端的電平轉(zhuǎn)換電路均為單端電路，無(wú)法抑制共模干擾，各信號(hào)間也易受到端電路，無(wú)法抑制共模干擾，各信號(hào)間也易受到干擾。干擾。 5.2.2 RS-423/RS-422/RS-485n鑒于鑒于RS-232CRS-232C標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，19771977年年EIAEIA公布了新的公布了新的標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)接口RS-449RS-449作為作為RS-232CRS-232C的替代標(biāo)準(zhǔn)。的替代標(biāo)準(zhǔn)。nRS-449RS-449接口使用差

14、分信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，接口使用差分信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸， 使用使用雙絞線作為通信線路，無(wú)需使用調(diào)制解調(diào)器，通雙絞線作為通信線路，無(wú)需使用調(diào)制解調(diào)器，通信距離可以達(dá)到信距離可以達(dá)到1200m1200m，速率可達(dá)，速率可達(dá)90kbit/s90kbit/s。n由于其使用信號(hào)差電路傳輸高速信號(hào)，所以噪聲由于其使用信號(hào)差電路傳輸高速信號(hào)，所以噪聲低，又可以多點(diǎn)或使用公用線通信，兩臺(tái)以上的低，又可以多點(diǎn)或使用公用線通信，兩臺(tái)以上的設(shè)備可與設(shè)備可與RS-449RS-449通信電纜并聯(lián)。通信電纜并聯(lián)。nRS-423RS-423422422標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)是RS-449RS-449標(biāo)準(zhǔn)的子集，規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的子集，規(guī)定了電氣方

15、面的要求。電氣方面的要求。nRS-423ARS-423A標(biāo)準(zhǔn)是標(biāo)準(zhǔn)是EIAEIA公布的公布的“非平衡電壓數(shù)字接口非平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性電路的電氣特性”標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是為改善標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是為改善RS-RS-232C232C標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性，又考慮與標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性，又考慮與S-232CS-232C兼容而制兼容而制定的。定的。nRS-423ARS-423A采用非平衡發(fā)送器和差分接收器，其標(biāo)采用非平衡發(fā)送器和差分接收器，其標(biāo)準(zhǔn)傳輸線連接如圖所示。準(zhǔn)傳輸線連接如圖所示。n圖圖 RS-423ARS-423A標(biāo)準(zhǔn)傳輸線連接標(biāo)準(zhǔn)傳輸線連接nRS-423ARS-423A電平變化范圍為電平變化范圍為12

16、V12V（6V6V）n允許使用比允許使用比RS-232CRS-232C串行接口更高的波特率且可串行接口更高的波特率且可傳送到更遠(yuǎn)的距離傳送到更遠(yuǎn)的距離n通信速率最大通信速率最大100kbit/s100kbit/s，此時(shí)傳輸距離可達(dá)，此時(shí)傳輸距離可達(dá)90m90mn 當(dāng)通信速率為當(dāng)通信速率為1kbit/s1kbit/s時(shí)，傳輸距離可達(dá)時(shí)，傳輸距離可達(dá)1200m1200mn實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)RS-422ARS-422A接口的芯片有：接口的芯片有： n MC3487/3486MC3487/3486， SN75174/75175SN75174/75175等等nRS-422ARS-422A是平衡發(fā)送、差分接收，即雙

17、端發(fā)送、是平衡發(fā)送、差分接收，即雙端發(fā)送、雙端接收，如圖所示。雙端接收，如圖所示。n圖圖 RS-422ARS-422A標(biāo)準(zhǔn)傳輸線連接標(biāo)準(zhǔn)傳輸線連接nRS-422ARS-422A標(biāo)準(zhǔn)允許驅(qū)動(dòng)器輸出為標(biāo)準(zhǔn)允許驅(qū)動(dòng)器輸出為(26)V(26)Vn接收器可以檢測(cè)到的輸入信號(hào)電平可低至接收器可以檢測(cè)到的輸入信號(hào)電平可低至200mV200mV。n當(dāng)傳輸距離為當(dāng)傳輸距離為15m15m時(shí)，最大通信速率可達(dá)時(shí)，最大通信速率可達(dá)10Mbit/s10Mbit/sn 當(dāng)通信速率為當(dāng)通信速率為90kbit/s90kbit/s時(shí)，時(shí)， 傳輸距離可達(dá)傳輸距離可達(dá)1200m 1200m nRS-485RS-485是是RS-42

18、2ARS-422A的變型的變型nRS-422ARS-422A為全雙工工作方式，可以同時(shí)發(fā)送和接為全雙工工作方式，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而收數(shù)據(jù)，而RS-485RS-485則為半雙工工作方式，在某一則為半雙工工作方式，在某一時(shí)刻，一個(gè)發(fā)送另一個(gè)接收。時(shí)刻，一個(gè)發(fā)送另一個(gè)接收。nRS-485RS-485是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它擴(kuò)展了是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它擴(kuò)展了RS-422ARS-422A的性能，在同一個(gè)的性能，在同一個(gè)RS-485RS-485網(wǎng)絡(luò)中，可以網(wǎng)絡(luò)中，可以有多達(dá)有多達(dá)3232個(gè)模塊，這些模塊可以是被動(dòng)發(fā)送器、個(gè)模塊，這些模塊可以是被動(dòng)發(fā)送器、 接收器或收發(fā)器。接收器或收發(fā)器。

19、nRS-485RS-485電路允許公用電話線通信電路允許公用電話線通信n電路結(jié)構(gòu)是在平衡連接電纜兩端有終端電阻，在電路結(jié)構(gòu)是在平衡連接電纜兩端有終端電阻，在平衡電纜上掛發(fā)送器、接收器或收發(fā)器平衡電纜上掛發(fā)送器、接收器或收發(fā)器nRS-485RS-485標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定在何時(shí)控制發(fā)送器發(fā)送和接標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有規(guī)定在何時(shí)控制發(fā)送器發(fā)送和接收器接收數(shù)據(jù)的規(guī)則收器接收數(shù)據(jù)的規(guī)則n電纜選擇比電纜選擇比RS-422ARS-422A更為嚴(yán)格更為嚴(yán)格n實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)RS-485RS-485接口的芯片有接口的芯片有MAX485/491MAX485/491等等 n多機(jī)通信示意圖如圖所示，多機(jī)通信一般是一多機(jī)通信示意圖如圖所示，多機(jī)通

20、信一般是一主多從。主多從。n由于多發(fā)送線是接在一起的，由于多發(fā)送線是接在一起的， 每根發(fā)送線應(yīng)具每根發(fā)送線應(yīng)具有三態(tài)控制。有三態(tài)控制。5.3 SPI總線5.3.1 SPI總線簡(jiǎn)介總線簡(jiǎn)介SPI（Serial Peripheral Interface Bus）總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，允許MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信和交換信息。使用SPI總線可以簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，節(jié)省常規(guī)電路中的接口器件，提高設(shè)計(jì)的可靠性。nSPISPI總線是一種三線同步總線，總線是一種三線同步總線， 三根線分別是：三根線分別是： MISO ( Master Input Slave Output )MISO ( Ma

21、ster Input Slave Output ) MOSI ( Master Output Slave Input ) MOSI ( Master Output Slave Input ) CLK ( Clock ) CLK ( Clock )n實(shí)際應(yīng)用中還要有一根片選線。實(shí)際應(yīng)用中還要有一根片選線。n通信中有一個(gè)主控制器，多個(gè)從控制器通信中有一個(gè)主控制器，多個(gè)從控制器n主控器：即主機(jī)，提供時(shí)鐘，每個(gè)時(shí)鐘的主控器：即主機(jī)，提供時(shí)鐘，每個(gè)時(shí)鐘的 寬度可以不一樣寬寬度可以不一樣寬n從控器：即從機(jī)從控器：即從機(jī)nSPISPI總線以字節(jié)（總線以字節(jié)（8 bit8 bit）單位進(jìn)行傳送）單位進(jìn)行傳送n

22、SPISPI總線可以全雙工同步傳送總線可以全雙工同步傳送 圖 SPI總線的系統(tǒng)組成5.3.2 SPI總線接口及程序設(shè)計(jì)總線接口及程序設(shè)計(jì) nX5045/43X5045/43是美國(guó)是美國(guó)XicorXicor公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的EEPROMEEPROM器件器件nX5045X5045是把微處理器外圍器件最基本的三種功能：是把微處理器外圍器件最基本的三種功能： 看門(mén)狗定時(shí)器、看門(mén)狗定時(shí)器、 復(fù)位控制和復(fù)位控制和EEPROMEEPROM集成在單個(gè)集成在單個(gè)8 8引腳封裝的引腳封裝的CMOSCMOS器件內(nèi)器件內(nèi)n 將電源監(jiān)控和看門(mén)狗功能與高速、三線、非易將電源監(jiān)控和看門(mén)狗功能與高速、三線、非易失性存儲(chǔ)器組

23、合在一起，從而很大程度上降低失性存儲(chǔ)器組合在一起，從而很大程度上降低了系統(tǒng)成本對(duì)電路板空間的要求。了系統(tǒng)成本對(duì)電路板空間的要求。 nX5043X5043是低電平復(fù)位，是低電平復(fù)位，X5045X5045是高電平復(fù)位是高電平復(fù)位nX5045X5045的外形如圖所示。的外形如圖所示。 n看門(mén)狗定時(shí)器對(duì)微處理器提供了獨(dú)立的保護(hù)系看門(mén)狗定時(shí)器對(duì)微處理器提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障，統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障，RESETRESET就做出響應(yīng)；就做出響應(yīng)；n VccVcc檢測(cè)電路可使系統(tǒng)免受電壓低狀況的影響，檢測(cè)電路可使系統(tǒng)免受電壓低狀況的影響，當(dāng)降到最小工作電壓以下時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位，直到當(dāng)降到最小工作電壓以下時(shí)，

24、系統(tǒng)復(fù)位，直到VccVcc返回到穩(wěn)定為止；返回到穩(wěn)定為止； n其存儲(chǔ)器部分是其存儲(chǔ)器部分是4096 4096 位串行位串行EEPROMEEPROM，具有簡(jiǎn)，具有簡(jiǎn)單的三線總線工作的串行外設(shè)接口單的三線總線工作的串行外設(shè)接口SPISPI；n利用了利用了XicorXicor公司的公司的Direct WriteTMDirect WriteTM專(zhuān)利技術(shù)，專(zhuān)利技術(shù)，提供不少于提供不少于100000100000次的使用期限和最小次的使用期限和最小100100年年的數(shù)據(jù)保存期。的數(shù)據(jù)保存期。n具有以下一些基本特點(diǎn)：具有以下一些基本特點(diǎn)： n(1) (1) 低電源電壓檢測(cè)以及直至低電源電壓檢測(cè)以及直至VccV

25、cc=1V =1V ， 復(fù)位信號(hào)有效；復(fù)位信號(hào)有效； n(2) (2) 數(shù)據(jù)傳送速率快，數(shù)據(jù)傳送速率快， 時(shí)鐘速率為時(shí)鐘速率為1MHz1MHz； n(3) 512(3) 5128 8位串行位串行EEPROMEEPROM，4 4字節(jié)頁(yè)方式；字節(jié)頁(yè)方式；n(4) (4) 采用低功耗采用低功耗CMOSCMOS工藝，具有工藝，具有1010微安等待微安等待 電流和電流和3mA3mA工作電流；工作電流； n(5) (5) 工作電源范圍寬為工作電源范圍寬為2.72.75.5V5.5V； n(6) (6) 塊鎖定塊鎖定(block lock)(block lock)，保護(hù)，保護(hù)1/41/4、1/21/2或所或

26、所有的有的EEPROMEEPROM陣列；陣列； n(7) (7) 片內(nèi)異常事件寫(xiě)保護(hù)片內(nèi)異常事件寫(xiě)保護(hù)( (上電、掉電寫(xiě)保護(hù)上電、掉電寫(xiě)保護(hù) 和提供寫(xiě)鎖存和提供寫(xiě)鎖存) )。 n下圖是下圖是X5045X5045與與89C5189C51接口原理圖，接口原理圖， 一般在設(shè)計(jì)一般在設(shè)計(jì)線路時(shí)最好在線路時(shí)最好在CPUCPU的的I/OI/O加一個(gè)到加一個(gè)到+5V+5V的上接電阻。的上接電阻。 n程序設(shè)計(jì)分為三部分：定義、主程序、功能子程序設(shè)計(jì)分為三部分：定義、主程序、功能子程序。程序。n定義部分分為定義部分分為I/OI/O引腳功能定義、引腳功能定義、 X5045X5045命令命令定義、定義、 X5045

27、X5045讀寫(xiě)單元定義。讀寫(xiě)單元定義。n主程序完成設(shè)置緩沖區(qū)、主程序完成設(shè)置緩沖區(qū)、X5045X5045讀寫(xiě)、清看門(mén)讀寫(xiě)、清看門(mén)狗和顯示功能。狗和顯示功能。n子程序完成讀寫(xiě)子程序完成讀寫(xiě)X5045X5045等各種功能。等各種功能。 5.4 I2C總線5.4.1 I2C總線簡(jiǎn)介總線簡(jiǎn)介nI I2 2C (Inter IC Bus)C (Inter IC Bus)總線是總線是PHILIPSPHILIPS公司推出公司推出的設(shè)備內(nèi)部串行總線的設(shè)備內(nèi)部串行總線nI I2 2C C 總線是一種具有自動(dòng)尋址、高低速設(shè)備同總線是一種具有自動(dòng)尋址、高低速設(shè)備同步和仲裁等功能的高性能串行總線步和仲裁等功能的高性能

28、串行總線n能夠?qū)崿F(xiàn)完善的全雙工數(shù)據(jù)傳輸，是各種總線能夠?qū)崿F(xiàn)完善的全雙工數(shù)據(jù)傳輸，是各種總線中使用信號(hào)線數(shù)量較少的中使用信號(hào)線數(shù)量較少的nI I2 2C C 總線使用兩根信號(hào)線傳輸數(shù)據(jù)，即串行數(shù)總線使用兩根信號(hào)線傳輸數(shù)據(jù)，即串行數(shù)據(jù)線據(jù)線SDASDA和串行時(shí)鐘線和串行時(shí)鐘線SCLSCLnSDASDA和和SCLSCL都為雙向都為雙向I/OI/O線，線， 通過(guò)上拉電阻通過(guò)上拉電阻RpRp接接+5V+5V電源，總線空閑時(shí)皆為高電平電源，總線空閑時(shí)皆為高電平nI I2 2C C總線的輸出端必須是開(kāi)路或集電極開(kāi)路，總線的輸出端必須是開(kāi)路或集電極開(kāi)路， 以便具有以便具有“線與線與”功能功能5.4.2 I2C

29、總線總線的通信時(shí)序的通信時(shí)序 n當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送并產(chǎn)生時(shí)鐘當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送并產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的器件稱(chēng)為主器件；被尋址的任何器件都信號(hào)的器件稱(chēng)為主器件；被尋址的任何器件都可看做從器件可看做從器件n任何時(shí)刻總線只能由一個(gè)主器件控制，各從器任何時(shí)刻總線只能由一個(gè)主器件控制，各從器件在總線空閑時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送，由件在總線空閑時(shí)啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳送，由I2CI2C總線仲裁總線仲裁決定哪個(gè)主器件控制總線決定哪個(gè)主器件控制總線n在在I I2 2C C總線中發(fā)送數(shù)據(jù)的器件叫發(fā)送器，從總線總線中發(fā)送數(shù)據(jù)的器件叫發(fā)送器，從總線中接收數(shù)據(jù)的器件叫接收器中接收數(shù)據(jù)的器件叫接收器nI I2 2C C總線尋

30、址采用純軟件的尋址方法，總線上所總線尋址采用純軟件的尋址方法，總線上所有器件要依靠有器件要依靠SDASDA發(fā)送的地址信號(hào)尋址，無(wú)需片發(fā)送的地址信號(hào)尋址，無(wú)需片選線選線n主機(jī)在發(fā)送完開(kāi)始條件后，立即發(fā)送尋址字節(jié)主機(jī)在發(fā)送完開(kāi)始條件后，立即發(fā)送尋址字節(jié)來(lái)尋址被控器件來(lái)尋址被控器件n開(kāi)始條件和結(jié)束條件：開(kāi)始條件和結(jié)束條件：n具有具有I I2 2C C總線的設(shè)備都是工作在主從方式總線的設(shè)備都是工作在主從方式n由主設(shè)備發(fā)開(kāi)始由主設(shè)備發(fā)開(kāi)始(START)(START)和停止和停止(STOP)(STOP)信號(hào)信號(hào)n串行時(shí)鐘線串行時(shí)鐘線SCLSCL的上升沿將數(shù)據(jù)寫(xiě)入從設(shè)備，的上升沿將數(shù)據(jù)寫(xiě)入從設(shè)備，下降沿將數(shù)

31、據(jù)從從設(shè)備讀出下降沿將數(shù)據(jù)從從設(shè)備讀出n即在即在SCLSCL為高電平時(shí)，為高電平時(shí)，SDLSDL為高電平期間為高電平期間SDASDA的下的下降沿為開(kāi)始信號(hào)，而降沿為開(kāi)始信號(hào)，而SDASDA的上升沿為停止信號(hào)。的上升沿為停止信號(hào)。n開(kāi)始條件和結(jié)束條件時(shí)序如圖所示。開(kāi)始條件和結(jié)束條件時(shí)序如圖所示。 nI2CI2C總線協(xié)議的技術(shù)規(guī)范中規(guī)定每次發(fā)送到總線協(xié)議的技術(shù)規(guī)范中規(guī)定每次發(fā)送到SDASDA上的數(shù)據(jù)必須是一個(gè)字節(jié)上的數(shù)據(jù)必須是一個(gè)字節(jié)n每次傳輸發(fā)送的字節(jié)數(shù)不受限制每次傳輸發(fā)送的字節(jié)數(shù)不受限制n傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)按照由高位到低位的順序發(fā)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)按照由高位到低位的順序發(fā)送送n每發(fā)送一個(gè)字節(jié)后必須跟一

32、個(gè)響應(yīng)位每發(fā)送一個(gè)字節(jié)后必須跟一個(gè)響應(yīng)位n如果從器件在接收下一字節(jié)之前需要時(shí)間對(duì)如果從器件在接收下一字節(jié)之前需要時(shí)間對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，那么在從器件完成當(dāng)前當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，那么在從器件完成當(dāng)前數(shù)據(jù)的接收后，將保持?jǐn)?shù)據(jù)的接收后，將保持SCLSCL為低電平，通知主為低電平，通知主器件進(jìn)入等待狀態(tài)，直到從器件準(zhǔn)備好接收器件進(jìn)入等待狀態(tài)，直到從器件準(zhǔn)備好接收下一字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，釋放時(shí)鐘線下一字節(jié)數(shù)據(jù)時(shí)，釋放時(shí)鐘線SCLSCL，主器件才，主器件才可以繼續(xù)發(fā)數(shù)據(jù)?？梢岳^續(xù)發(fā)數(shù)據(jù)。 n發(fā)送器每發(fā)送完一個(gè)字節(jié)，發(fā)送器每發(fā)送完一個(gè)字節(jié)， 將數(shù)據(jù)線將數(shù)據(jù)線SDASDA拉高，拉高，由主控制器產(chǎn)生第由主控制器產(chǎn)生第9

33、9個(gè)脈沖，個(gè)脈沖， 接收器將接收器將SDASDA拉拉低，以此作為接收器對(duì)發(fā)送器的應(yīng)答。低，以此作為接收器對(duì)發(fā)送器的應(yīng)答。n發(fā)送器在第發(fā)送器在第9 9個(gè)脈沖探測(cè)個(gè)脈沖探測(cè)SDASDA為低，表明接收器為低，表明接收器已成功接收到發(fā)送器發(fā)送的一個(gè)字節(jié)，可以繼已成功接收到發(fā)送器發(fā)送的一個(gè)字節(jié)，可以繼續(xù)進(jìn)行后面的通信。續(xù)進(jìn)行后面的通信。5.4.3 I2C總線總線的的應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 數(shù)字電位器X9241應(yīng)用程序設(shè)計(jì)5.5 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)到目前為止，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了兩次飛躍，第一次是到目前為止，自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了兩次飛躍，第一次是在在2020世紀(jì)世紀(jì)50506060年代從傳統(tǒng)的電氣傳動(dòng)控制發(fā)展到以模擬

34、年代從傳統(tǒng)的電氣傳動(dòng)控制發(fā)展到以模擬信號(hào)為主的電子裝置和自動(dòng)化儀表監(jiān)控系統(tǒng)，這次飛躍是信號(hào)為主的電子裝置和自動(dòng)化儀表監(jiān)控系統(tǒng)，這次飛躍是以微電子技術(shù)進(jìn)步為基礎(chǔ)的。以微電子技術(shù)進(jìn)步為基礎(chǔ)的。第二次則是在第二次則是在2020世紀(jì)世紀(jì)70708080年代，分布式控制系統(tǒng)年代，分布式控制系統(tǒng)DCSDCS的的出現(xiàn)，把分散的、單回路的測(cè)控系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行了統(tǒng)一出現(xiàn)，把分散的、單回路的測(cè)控系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行了統(tǒng)一的管理，用各種的管理，用各種I/OI/O功能模板代替了控制室的儀表，利用功能模板代替了控制室的儀表，利用計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算的強(qiáng)大功能，集中實(shí)現(xiàn)了回路調(diào)節(jié)，工礦計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算的強(qiáng)大功能，集中實(shí)現(xiàn)了回路調(diào)節(jié)，

35、工礦連鎖、參數(shù)顯示報(bào)警，歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，工藝流程動(dòng)態(tài)顯示連鎖、參數(shù)顯示報(bào)警，歷史數(shù)據(jù)儲(chǔ)存，工藝流程動(dòng)態(tài)顯示等多種功能，在大型控制系統(tǒng)中往往還帶有操作指導(dǎo)和專(zhuān)等多種功能，在大型控制系統(tǒng)中往往還帶有操作指導(dǎo)和專(zhuān)家系統(tǒng)等軟件。家系統(tǒng)等軟件。 進(jìn)入進(jìn)入2020世紀(jì)世紀(jì)9090年代后，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)今控制技年代后，數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)今控制技術(shù)發(fā)展的主要方向。人們意識(shí)到傳統(tǒng)的模擬信號(hào)只能提供原術(shù)發(fā)展的主要方向。人們意識(shí)到傳統(tǒng)的模擬信號(hào)只能提供原始的測(cè)量和控制信息，而智能變送器在始的測(cè)量和控制信息，而智能變送器在4 420mA20mA信號(hào)之上附信號(hào)之上附加信息的能力又受其低通信速率的制約，所以對(duì)整個(gè)過(guò)

36、程控加信息的能力又受其低通信速率的制約，所以對(duì)整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)的機(jī)制進(jìn)行數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，應(yīng)是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。制系統(tǒng)的機(jī)制進(jìn)行數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，應(yīng)是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。 現(xiàn)場(chǎng)總線是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)的集成，使自現(xiàn)場(chǎng)總線是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、通信和控制技術(shù)的集成，使自動(dòng)化技術(shù)正在進(jìn)入第三次飛躍?？梢灶A(yù)言，隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技動(dòng)化技術(shù)正在進(jìn)入第三次飛躍?？梢灶A(yù)言，隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的興起和逐漸成熟，將使術(shù)的興起和逐漸成熟，將使2121世紀(jì)的自動(dòng)化領(lǐng)域成為現(xiàn)場(chǎng)總世紀(jì)的自動(dòng)化領(lǐng)域成為現(xiàn)場(chǎng)總線的世界。線的世界。5.5.1 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展概況現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)發(fā)展概況 現(xiàn)場(chǎng)總線是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動(dòng)化領(lǐng)域中通訊現(xiàn)場(chǎng)總

37、線是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動(dòng)化領(lǐng)域中通訊體系最底層的低成本網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)體系最底層的低成本網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)(IEC)的標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（FFFF）的定義：）的定義：“現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智現(xiàn)場(chǎng)總線是連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸多分支結(jié)構(gòu)能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸多分支結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡(luò)的通訊網(wǎng)絡(luò)”。 基本內(nèi)容包括：基本內(nèi)容包括：以串行通訊方式取代傳統(tǒng)的以串行通訊方式取代傳統(tǒng)的420mA模擬信號(hào)，一條現(xiàn)場(chǎng)總線可為眾多的可尋址現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)，一條現(xiàn)場(chǎng)總線可為眾多的可尋址現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接，支持底層現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與高

38、層系統(tǒng)利用公用傳多點(diǎn)連接，支持底層現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備與高層系統(tǒng)利用公用傳輸介質(zhì)交換信息；其核心是它的通訊協(xié)議，協(xié)議必須根據(jù)輸介質(zhì)交換信息；其核心是它的通訊協(xié)議，協(xié)議必須根據(jù)ISO的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放系統(tǒng)的的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放系統(tǒng)的OSI參考模型來(lái)制定，它是一參考模型來(lái)制定，它是一種開(kāi)放的七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，種開(kāi)放的七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線只使用其中的多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線只使用其中的一、二和七層協(xié)議（即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，這一、二和七層協(xié)議（即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，這三層也是最重要和必須考慮的）三層也是最重要和必須考慮的）。5.5.2 現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（控制系統(tǒng)（FCS）的特點(diǎn)）的特點(diǎn) FC

39、S FCS與傳統(tǒng)與傳統(tǒng)DCSDCS相比有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。相比有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)國(guó)際電工委員根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)會(huì)(IEC)(IEC)的標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（的標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì)（FFFF）的定義，）的定義，F(xiàn)ieldbusFieldbus技術(shù)技術(shù)以下以下6 6個(gè)主要特點(diǎn)：個(gè)主要特點(diǎn)：（1 1）數(shù)字信號(hào)完全取代）數(shù)字信號(hào)完全取代4 420mA20mA模擬信號(hào)；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理和模擬信號(hào)；實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理和控制的統(tǒng)一；控制的統(tǒng)一；（2 2）使基本過(guò)程控制、報(bào)警和計(jì)算功能等完全分布在現(xiàn)場(chǎng)完）使基本過(guò)程控制、報(bào)警和計(jì)算功能等完全分布在現(xiàn)場(chǎng)完成；成；（3 3）使設(shè)備增加非控制信息，如自診斷信息、組態(tài)信息以及）使

40、設(shè)備增加非控制信息，如自診斷信息、組態(tài)信息以及補(bǔ)償信息等；補(bǔ)償信息等；（4 4）一般只負(fù)責(zé)發(fā)送或接收較小的數(shù)據(jù)報(bào)文，并且以這種數(shù)）一般只負(fù)責(zé)發(fā)送或接收較小的數(shù)據(jù)報(bào)文，并且以這種數(shù)據(jù)報(bào)文作為與較高一級(jí)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)往返傳送的據(jù)報(bào)文作為與較高一級(jí)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)往返傳送的有效手段。有效手段。（6 6）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、執(zhí)行協(xié)議直觀，價(jià)格低廉，與上層網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、執(zhí)行協(xié)議直觀，價(jià)格低廉，與上層網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接費(fèi)用也不高。的聯(lián)接費(fèi)用也不高。（5 5）FieldbusFieldbus是一種開(kāi)放式實(shí)時(shí)系統(tǒng)只具有簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一種開(kāi)放式實(shí)時(shí)系統(tǒng)只具有簡(jiǎn)化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而與而與OSIOSI不完全保

41、持一致。真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)放性、互操作性。不完全保持一致。真正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)放性、互操作性。FCS和DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較 5.5.3 五種典型現(xiàn)場(chǎng)總線五種典型現(xiàn)場(chǎng)總線目前較流行的目前較流行的5 5種是：種是：CANCAN、LONWorksLONWorks、PROFIBUSPROFIBUS、 HARTHART、FFFF。1 1、CANCAN（控制器局域網(wǎng)絡(luò)）（控制器局域網(wǎng)絡(luò)）CANCAN（Controller Area NetworkController Area Network）是由德國(guó)）是由德國(guó)BoschBosch公司專(zhuān)門(mén)為公司專(zhuān)門(mén)為汽車(chē)檢測(cè)和控制而設(shè)計(jì)的、逐步發(fā)展到用于其他工業(yè)領(lǐng)域汽車(chē)檢測(cè)和控制而設(shè)

42、計(jì)的、逐步發(fā)展到用于其他工業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)控制。的現(xiàn)場(chǎng)控制。CANCAN已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織已成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO11898ISO11898標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。CANCAN具有如下特性：具有如下特性：（1）通訊速率為）通訊速率為5kbps/10km、1Mbps/40m，節(jié)點(diǎn)數(shù)，節(jié)點(diǎn)數(shù)110個(gè)，個(gè)，傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纖等。傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纖等。（2）采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等方式發(fā)送接受）采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)及全局廣播等方式發(fā)送接受數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。（3）可實(shí)現(xiàn)全分布式多機(jī)系統(tǒng)，且無(wú)主從機(jī)之分，每個(gè)節(jié)）可實(shí)現(xiàn)全分布式多機(jī)系統(tǒng)，且無(wú)主從機(jī)之分，每個(gè)節(jié)點(diǎn)均主動(dòng)發(fā)送報(bào)文，可方便的構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。點(diǎn)

43、均主動(dòng)發(fā)送報(bào)文，可方便的構(gòu)成多機(jī)備份系統(tǒng)。（4）采用非破壞性總線優(yōu)先級(jí)仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)）采用非破壞性總線優(yōu)先級(jí)仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止發(fā)送數(shù)據(jù)，而向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的節(jié)點(diǎn)主動(dòng)停止發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)發(fā)送信息；按節(jié)點(diǎn)類(lèi)型分優(yōu)先級(jí)高的節(jié)點(diǎn)可不受影響地繼續(xù)發(fā)送信息；按節(jié)點(diǎn)類(lèi)型分成不同的優(yōu)先級(jí)字節(jié)數(shù)為成不同的優(yōu)先級(jí)字節(jié)數(shù)為8個(gè)。這樣傳輸時(shí)間短，受干擾的個(gè)。這樣傳輸時(shí)間短，受干擾的概率低，具有較好的檢錯(cuò)效果。概率低，具有較好的檢錯(cuò)效果。（5）采用）采用CRC校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了極低的信息出校驗(yàn)及其他檢錯(cuò)措施，保證了極低的

44、信息出錯(cuò)率。錯(cuò)率。（6）節(jié)點(diǎn)具有自動(dòng)關(guān)閉功能，當(dāng)節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，）節(jié)點(diǎn)具有自動(dòng)關(guān)閉功能，當(dāng)節(jié)點(diǎn)錯(cuò)誤嚴(yán)重的情況下，自動(dòng)切斷與總線的聯(lián)系，這樣不影響總線的正常工作。自動(dòng)切斷與總線的聯(lián)系，這樣不影響總線的正常工作。 2、LONWorks（局部操作網(wǎng)絡(luò)局部操作網(wǎng)絡(luò)） LONWorks(Local Operating Network)是美國(guó)是美國(guó)Echelon公司研公司研制的一種現(xiàn)場(chǎng)總線，主要特性有：制的一種現(xiàn)場(chǎng)總線，主要特性有：（1）通訊速率為）通訊速率為78kbps/2700m、1.25Mbps/130m、節(jié)點(diǎn)數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)32000，傳輸介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜、光纖、電源線、電力線以及無(wú)線傳輸介

45、質(zhì)為雙絞線、同軸電纜、光纖、電源線、電力線以及無(wú)線傳輸?shù)?。傳輸?shù)取＃?）采用）采用LONTalk通訊協(xié)議，該協(xié)議遵循通訊協(xié)議，該協(xié)議遵循ISO定義的開(kāi)放系統(tǒng)互定義的開(kāi)放系統(tǒng)互連連OSI（Open Sysytem Interconnection）全部）全部7層模型。層模型。（3）LONWorks的核心是的核心是NEURON（神經(jīng)元）芯片（神經(jīng)元）芯片（MC143150和和MC143120，內(nèi)含，內(nèi)含3個(gè)個(gè)8位的位的CPU：第一個(gè)：第一個(gè)CPU為介質(zhì)訪問(wèn)控制為介質(zhì)訪問(wèn)控制處理器，實(shí)現(xiàn)處理器，實(shí)現(xiàn)LONTalk協(xié)議的第協(xié)議的第1層和第層和第2層；第二個(gè)層；第二個(gè)CPU為應(yīng)用為應(yīng)用處理器，實(shí)現(xiàn)處理器，

46、實(shí)現(xiàn)LONTalk協(xié)議的第協(xié)議的第7層，執(zhí)行用戶(hù)編寫(xiě)的代碼及用戶(hù)層，執(zhí)行用戶(hù)編寫(xiě)的代碼及用戶(hù)用戶(hù)代碼調(diào)用的操作系統(tǒng)服務(wù)）。用戶(hù)代碼調(diào)用的操作系統(tǒng)服務(wù)）。（4）NEURON芯片的編程語(yǔ)言為芯片的編程語(yǔ)言為NEURON C，它是從，它是從ANSI C派生出來(lái)的。派生出來(lái)的。LONWorks提供了一套開(kāi)發(fā)工具提供了一套開(kāi)發(fā)工具LONBilder與與NodeBuilder。（5）LONTalk協(xié)議提供了協(xié)議提供了5種基本類(lèi)型的報(bào)文服務(wù)；確認(rèn)種基本類(lèi)型的報(bào)文服務(wù)；確認(rèn)（Acknowledged）、非確認(rèn)（）、非確認(rèn)（Unacknowledged）、請(qǐng)求）、請(qǐng)求/響響應(yīng)（應(yīng)（Request/Reponse

47、）、重復(fù)（）、重復(fù)（Repeated）、非確認(rèn)重復(fù)）、非確認(rèn)重復(fù)（Un-acknowledged Repeated）。）。（6）LONTalk協(xié)議的介質(zhì)訪問(wèn)控制子層（協(xié)議的介質(zhì)訪問(wèn)控制子層（MAC）對(duì)）對(duì)CSMA作了改進(jìn)，采用一種新的作了改進(jìn)，采用一種新的Predictive P-Persistent CSMA，根，根據(jù)總線負(fù)載隨即調(diào)整時(shí)間槽據(jù)總線負(fù)載隨即調(diào)整時(shí)間槽n（163），從而在負(fù)載較輕時(shí)），從而在負(fù)載較輕時(shí)使介質(zhì)訪問(wèn)延遲最小化，而在負(fù)載較重時(shí)使沖突的可能最小使介質(zhì)訪問(wèn)延遲最小化，而在負(fù)載較重時(shí)使沖突的可能最小化。化。3、PROFIBUS（過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線） PROFIBUS（P

48、rocess Field Bus）是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，）是德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，1991年在年在DIN19245中公布了標(biāo)準(zhǔn)，中公布了標(biāo)準(zhǔn)，PROFIBUS有幾種改進(jìn)型分別用于不同的有幾種改進(jìn)型分別用于不同的場(chǎng)合，例如：場(chǎng)合，例如：（1）PROFIBUSPA（Process Automation）用于過(guò)程自動(dòng)化，通）用于過(guò)程自動(dòng)化，通過(guò)總線供電，提供本質(zhì)安全型，可用于危險(xiǎn)防爆區(qū)域。過(guò)總線供電，提供本質(zhì)安全型，可用于危險(xiǎn)防爆區(qū)域。（2）PROFIBUSFMS（Fieldbus message Specification）用于一）用于一般自動(dòng)化。般自動(dòng)化。（3）PROFIBUSDP用于加工自動(dòng)化，適用于分散的外圍設(shè)備。用于加工自動(dòng)化，適用于分散的外圍設(shè)備。PROFIBUS引入功能模塊的概念，不同的應(yīng)用需要使用不同的模塊。引入功能模塊的概念，不同的應(yīng)用需要使用不同的模塊。在一個(gè)確定的應(yīng)用中，按照在一個(gè)確定的應(yīng)用中，按照PROFIBUS規(guī)范來(lái)定義模塊，規(guī)范設(shè)備規(guī)范來(lái)定義模塊，規(guī)范設(shè)備功能與功能與PROFI