PROFIBUS 規(guī)范4 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范

1、PROFIBUS規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)部分第四部分：數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范PROFIBUS SpecificationNormative PartsPart4: Data Link Layer Protocol Specification第四部分 數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范 目錄 頁碼1范圍 32引用標(biāo)準(zhǔn) 33概論 3 4介質(zhì)存取方式和傳輸協(xié)議（數(shù)據(jù)鏈路層，F(xiàn)DL） 341傳輸步驟和FDL控制器 341.1.令牌步驟 44令牌傳遞 44站的增加和拆除 54邏輯令牌環(huán)的（重）初始化 54令牌輪轉(zhuǎn)時間 64報文優(yōu)先權(quán) 741.2非循環(huán)的請求或發(fā)送請求模式 741.3循環(huán)的發(fā)送請求模式 741.4請求所有站（活動表）的FDL

2、狀態(tài) 841.5FDL控制器的狀態(tài) 841.6FDL初始化 1241.7定時器操作1342循環(huán)和系統(tǒng)反應(yīng)時間1742.1令牌循環(huán)時間17422報文循環(huán)時間18423系統(tǒng)反應(yīng)時間1843出錯控制步驟1944定時器和計數(shù)器1945幀結(jié)構(gòu)20幀字符（UART字符） 20位同步2146幀格式2146.1無數(shù)據(jù)字段的固定長度的幀21462有數(shù)據(jù)字段的固定長度的幀22463有可變數(shù)據(jù)字段長度的幀23464令牌幀244.7長度、地址、控制和校驗八位位組24長度八位位組（LE,LEr）24地址八位位組（DA/SA） 24地址校驗264722鏈路服務(wù)存取點（LSAP）26控制八位位組（FC）26校驗八位位組（F

3、CS） 30數(shù)據(jù)字段（DATA_UNIT） 3148傳輸步驟321 范圍（見第二部分）2 引用標(biāo)準(zhǔn)（見第二部分）3 概論（見第二部分）4 介質(zhì)存取方式和傳輸協(xié)議（數(shù)據(jù)鏈路層，F(xiàn)DL） PROFIBUS系統(tǒng)采用由混合介質(zhì)存取方式實現(xiàn)的控制介質(zhì)存?。簩?yīng)于令牌傳遞原理的分散方式是以對應(yīng)于主從原理的集中方式為基礎(chǔ)的。介質(zhì)存取控制可以被每一個主站（主動站）使用。從站（被動站）的作用是隨時地聽從于介質(zhì)存取，即它們不能獨立地發(fā)送，只是在有請求時才發(fā)送。通信總是由獲得介質(zhì)存取權(quán)（即令牌）的主站發(fā)起。令牌在一個邏輯環(huán)中從一個主站傳遞給另一個主站。這樣，當(dāng)一個主站可以存取介質(zhì)時，令牌傳遞立即終止。令牌傳遞控制由

4、每一個主站進(jìn)行管理，因為每個主站知道它的前者（它前面的站，PS），即令牌是從它那里接收來的，而且知道它的后繼者（下一個站，NS），即令牌將傳遞給它，還知道它自己的地址（即本站，TS）。在運行參數(shù)第一次初始化后，每個主站確定它的PS和NS地址，然后根據(jù)中描述的算法動態(tài)地運轉(zhuǎn)。如果邏輯環(huán)僅由一個主站和若干從站組成，那么這是一個純主從系統(tǒng)。在系統(tǒng)中，將處理以下的出錯情況、異常和運行狀態(tài)：1)多個令牌2)丟失令牌3)在令牌傳遞中出錯4)重復(fù)的站地址5)發(fā)送器接收器有故障的站6)在運行期間增加和拆除站7)主站和從站的任意組合4.1. 傳輸步驟和FDL控制器 報文的交換以循環(huán)方式進(jìn)行。一個報文循環(huán)包括一個

5、主站的主動幀（請求或發(fā)送請求幀）和相關(guān)的主站或從站的應(yīng)答或回答幀。用戶數(shù)據(jù)可以在主動幀（發(fā)送）中和回答幀（回答）中傳輸。應(yīng)答幀不包含任何用戶數(shù)據(jù)（幀的格式見4.6）。 只有對令牌傳輸和無應(yīng)答的數(shù)據(jù)傳輸（例，廣播報文）才可中斷一個完整的報文循環(huán)。在這兩種運行方式中都不存在應(yīng)答。在廣播報文中，一個主站（發(fā)起方）用全局地址（最高站地址，所有地址位均為二進(jìn)制數(shù)“1”）同時尋址所有其他的站。 除持有令牌的站（發(fā)起方）外，所有的站一般應(yīng)監(jiān)聽所有的請求。僅當(dāng)它們被尋址時才應(yīng)答或回答。應(yīng)答或回答應(yīng)該在一個預(yù)定的時間，即時隙時間（Slot time）內(nèi)到達(dá)，否則如果這不是“第一次請求”的話（見，F(xiàn)CB）發(fā)起站將

6、重復(fù)此請求。在一個等待周期，即空閑時間（Idle Time）截止之前，發(fā)起方將不發(fā)出重試或新的請求（見）。在預(yù)定的重試次數(shù)之后，如果應(yīng)答者不應(yīng)答或不回答（見），則它被標(biāo)志為“不運行的”。如果應(yīng)答者是“不運行的”，則下一個不成功的請求將不再重試。傳輸運行方式規(guī)定報文循環(huán)的時間順序。分四種類型： 1).令牌處理 2).非循環(huán)的請求或發(fā)送請求操作3).循環(huán)的發(fā)送請求操作，輪詢4).站的登記4.1.1 令牌步驟令牌傳遞 按站地址的升序用令牌幀將令牌從一個主站傳送到另一個主站（見）。有一個站例外，為了封閉邏輯令牌環(huán)，具有最高地址的站要傳送令牌給具有最低地址的站（見圖1.） 有令牌傳遞方向的主站邏輯令牌環(huán)

7、TSNSPS PSTSNS PSTSNS NSPSTS469135710 從站其中，TS：本站；PS：前一個站；NS：下一個站圖1. 邏輯令牌傳遞環(huán)令牌接收： 如果一個主站（TS）在主動站表（LAS）中登記為前一個站（PS）的主站所尋址，并從PS那里接收到一個令牌幀，則此主站就擁有了令牌并可以執(zhí)行報文循環(huán)。在加電之后，由處于“Listen_Token”（見）狀況下的主站生成LAS，此后根據(jù)令牌幀的接收情況，如有必要修改和校正LAS。 如果令牌的發(fā)送者未被登記為PS，則被尋址者將認(rèn)為是一個錯誤且不接收此令牌。但此PS的后繼的重試被接收并引起令牌的接收，則令牌的接收者將認(rèn)為現(xiàn)在的邏輯環(huán)已修改了。在

8、它的LAS中用一個新的站代替了原先登記的PS.令牌傳輸： 某主站在完成了它的報文循環(huán)，包括可能的GAP站表（GAPL，見）的維護之后，它就用傳遞令牌幀的方法傳遞令牌給它的后繼者（NS）。它的收發(fā)器功能被同步監(jiān)視檢查（見，“Pass_Token”狀態(tài)）。 如果在傳送令牌幀之后及在時隙時間（見）內(nèi)同步時間截止后，令牌發(fā)送者接收到一個有效的幀，即無任何錯誤的合理的幀頭，則它認(rèn)為它的NS擁有了令牌并執(zhí)行報文循環(huán)。如果令牌的發(fā)送者接收到一個無效的幀，它認(rèn)為另一個主站正在傳輸。在這兩種情況下，它停止令牌傳送監(jiān)視并休眠，即它進(jìn)入“Active_Idle”狀態(tài)（見）。 如果令牌發(fā)送者在時隙時間內(nèi)未辨認(rèn)出任何總

9、線活動，它重復(fù)令牌幀并等待另一個時隙時間。如果在第二個時隙時間它辨認(rèn)出總線活動，此后它休眠。否則，它重復(fù)令牌幀給它的NS直到最后一次。如果第二次重試后，它在時隙時間內(nèi)辨認(rèn)出總線活動，則它休眠。 如果在第二次重試后，還沒有總線活動，則令牌發(fā)送者將令牌傳送給再下一個主站。它繼續(xù)重復(fù)這個過程直到它從它的LAS中找到一個后繼者。如果它不成功，則令牌發(fā)送者認(rèn)為在邏輯令牌環(huán)中它是唯一的一個，并且在無報文循環(huán)請求時，它保持此令牌或傳輸令牌給它自己。如果它在后面的站登錄中又找到一個NS，則它再試送此令牌。 站的增加和撤除 在任何時刻可以在傳輸介質(zhì)上連接或撤除主站和從站。在邏輯令牌環(huán)中的每一個主站負(fù)責(zé)增加新站和

10、撤除現(xiàn)有的站，它們的地址被安置在從本站地址（TS）到下一站（NS）之間的范圍內(nèi)。這個地址范圍稱作GAP，并體現(xiàn)在GAP（GAPL）中。最高站地址（HSA，見第三部分，Set/Read Value FDL，變量）和127之間的地址范圍除外，此范圍不屬于GAP。在由GAP更新時間（TGUD）給定的時間區(qū)段內(nèi)，為了變更有關(guān)主站和從站，邏輯令牌環(huán)中的每一個主站周期性地檢查它的地址范圍（所有的GAP地址）。此任務(wù)用“Request FDL Status”主動幀（見表3a，b7=1，code-No 9：）檢查每次令牌接收的一個地址來實現(xiàn)。 在接收令牌時，如果仍有傳輸時間可利用（見），那么在所有排列的報文循

11、環(huán)已經(jīng)被處理后，GAP維護立即開始。否則在高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)被執(zhí)行后接收下一個或后繼的令牌時，GAP維護立即開始。在實現(xiàn)時，應(yīng)留心GAP維護和低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)不可彼此中斷。按升序檢查GAP地址，超過HSA的GAP除外，也就是說，HSA和地址0不能用作主站的地址。按此情形，在發(fā)現(xiàn)HSA之后，則檢查過程在地址0處繼續(xù)。如果一個站的肯定應(yīng)答是“未準(zhǔn)備好”或“從站”狀態(tài)（見表3a，b70，Code-No 0，no SC，和Fig.18），則它相應(yīng)地在GAPL中作標(biāo)記并檢查下一個地址。如果一個站的回答是“準(zhǔn)備進(jìn)入邏輯令牌環(huán)”狀態(tài)，則令牌持有者更改它的GAP或GAPL并傳遞令牌給此新的NS?，F(xiàn)在已被納入邏輯

12、令牌環(huán)的這個站就建立了它的LAS（主動站表），當(dāng)它處在“Listen_Token”狀態(tài)時，它就可以確定它的GAP范圍或GAPL和它的NS。 如果一個站的回答是“在邏輯令牌環(huán)中的主站”，則當(dāng)前的令牌持有者不改變它的GAP，并傳遞令牌給LAS中的NS。這樣“跳過”(jumped over)的主站自己將從總線上退下休眠，并因為沒有正確的狀態(tài)報告而進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，它產(chǎn)生一個新的LAS并保留這種狀態(tài)直到它被它的前者（PS）傳輸一個“Request FDL Status”再次尋址為止。 曾登記在GAPL中且對重復(fù)的“Request FDL Status”不應(yīng)答的站被從G

13、APL中除去，并登記為未使用的站地址。對至今尚未被使用的站地址將不再重復(fù)尋址。 邏輯令牌環(huán)的（重）初始化初始化是更新LAS和GAPL的最初的特殊情形。如果一個處在“Listen_Token”狀態(tài)下的主站加電（PON）后，遇到超時時間（time_out），即在TTO時間內(nèi)（見）無總線活動，它將申請令牌（“Claim_Tiken”狀態(tài)），獲得令牌（“take it”）并開始初始化。當(dāng)休眠的PROFIBUS系統(tǒng)被起動時，則具有最低站地址的主站開始初始化。用傳遞兩個對它自己尋址的令牌幀（DA=SA=TS），它通告任何其他主站（正登記一個NS進(jìn)入LAS）現(xiàn)在在邏輯令牌環(huán)中只有它一個站。然后，為了登記其他

14、的站，它按地址增加序列對每個站傳遞一個“Request FDL Status”幀。如果一個站的回答是“主站未準(zhǔn)備好”或“從站”，則它被登入GAPL。以“準(zhǔn)備進(jìn)入邏輯令牌環(huán)”回答的第一個主站在LAS中被登記為NS，并關(guān)閉此令牌持有者的GAP范圍。然后此令牌持有者傳遞令牌給它的NS。在令牌丟失后，重新初始化是必要的。在這種情形下，不需要休眠總線初始化過程，因為LAS和GAPL已經(jīng)在主站中存在了。超時時間首先在具有最低地址的主站中終止。它獲取令牌并開始執(zhí)行常規(guī)的報文循環(huán)或傳遞令牌給它的NS。4.1.1.4 令牌輪轉(zhuǎn)時間一個主站接收到令牌后，就開始令牌輪轉(zhuǎn)時間（Token Rotation time）

15、的測量。整個時間測量周期終止于下一次令牌接收時，并形成實際令牌輪轉(zhuǎn)時間TRR（Real Rotation Time)。同時，一個新的下一個輪轉(zhuǎn)時間的測量開始。TRR對執(zhí)行低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)是很重要的。 為了保證應(yīng)用現(xiàn)場所需要的系統(tǒng)響應(yīng)時間，應(yīng)該確定在邏輯令牌環(huán)中令牌的目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時間TTR。系統(tǒng)響應(yīng)時間定義為一個主站的兩個連續(xù)的高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)間的最大時間段（最壞的情況下），在總線負(fù)載最大時在FDL接口（見第三部分，4）中測定它。 與實際輪轉(zhuǎn)時間無關(guān)，每個主站每次接收令牌都可以執(zhí)行一個高優(yōu)先權(quán)的報文循環(huán)。 為了執(zhí)行低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)，在運行時TRR應(yīng)小于TTR，否則該站將保留低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)并在下一次

16、或隨后的令牌接收時傳輸這些報文。 一個系統(tǒng)的最小目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時間取決于主站的數(shù)量、令牌循環(huán)時間（TTC）和高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)的持續(xù)時間（high TMC）。預(yù)確定的目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時間TTR還應(yīng)該包括處理低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)的足夠的時間和可能的重試所需的安全性余量。 為了使目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時間盡可能短，在與應(yīng)用層7（APP）的連接中推薦：聲明將很少出現(xiàn)的重要事件（見第三部分，）作為高優(yōu)先權(quán)的報文循環(huán)，并嚴(yán)格限制其長度（如，對于DATA_UNIT，應(yīng)20個字節(jié)，見4.5）。如果包括4.2（公式（21）和（22）中定義的循環(huán)時間且考慮可能的重試時間，則初始化所必需的運行參數(shù)“目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時間TTR”（見）按如下公式計算：min

17、 TTR=na（TTC+high TMC）+K low TMC+mt RET TMC （1）說明：na 主站個數(shù)k 每次令牌輪轉(zhuǎn)低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)預(yù)估數(shù)TTC 令牌循環(huán)時間TMC 報文循環(huán)時間，取決于報文長度（見）mt 每次令牌輪轉(zhuǎn)報文重試循環(huán)數(shù)RET TMC 報文重試循環(huán)時間第一項中包含每次令牌輪轉(zhuǎn)時每個主站的一個高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)。這樣，對所有總線負(fù)載確保了高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)（不含重試循環(huán)）的最大反應(yīng)時間。第二項包含每次令牌輪轉(zhuǎn)時低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)的預(yù)估數(shù)。第三項用作為可能重試的安全性余量。4.1.1.5 報文優(yōu)先權(quán)在報文循環(huán)的服務(wù)類型中，F(xiàn)DL接口（應(yīng)用層）的用戶可以有兩種優(yōu)先權(quán)選擇：“低”和“

18、高”。優(yōu)先權(quán)用服務(wù)請求傳送給FDL。當(dāng)一個主站接收令牌時，它總是首先執(zhí)行所有有效的高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)，然后執(zhí)行低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)。如果在令牌接收時實際令牌輪轉(zhuǎn)時間TRR等于或大于目標(biāo)令牌輪轉(zhuǎn)時間TTR，則僅執(zhí)行一個高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)，包括在錯誤情況下的重試。然后立刻將令牌傳遞給NS。通常在令牌接收或第一個高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)之后，將考慮以下的情況：只有在執(zhí)行初期TRR小于TTR時高優(yōu)先權(quán)或低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)才可以被執(zhí)行，因此，此時令牌持有時間TTH=TTR-TRR仍然是有效的。一旦高或低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)開始，它總是被完成，包括任何需要的重試，即使在執(zhí)行期間TTR達(dá)到或超過TRR的值也如此。由此而自動產(chǎn)生的令

19、牌持有時間TTH的延長，使得在下一次令牌接收時縮短報文循環(huán)傳輸時間。4.1.2 非循環(huán)請求或發(fā)送請求方式在非循環(huán)請求或發(fā)送請求方式下，單個報文循環(huán)偶爾地執(zhí)行。在令牌接收時應(yīng)本地用戶的請求，主站FDL控制器起動這種方式。如果有若干個請求，則此運行方式可以繼續(xù)，直到最大允許的令牌輪轉(zhuǎn)時間期滿為止。 循環(huán)發(fā)送請求方式在輪詢（Polling）時主站按照預(yù)先確定的順序即輪詢表（Poll List）循環(huán)地尋址有 “Send and Request Data Low” 請求（見表3a）的各站。輪詢表由本地FDL用戶傳送給FDL控制器。所有被輪詢的從站和主站都登記在此輪詢表中。在輪詢期間甚至經(jīng)過重試都不回答的

20、那些站被標(biāo)記為“不運行”（non_operational）。在此后的請求循環(huán)中對這些站只作試探性的請求而不重試，在這個過程中，如果一些站作出回答，則它們被標(biāo)記為“運行”（Operational）。 令牌接收后，只有在所有請求高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)執(zhí)行完畢后，才開始處理輪詢表（輪詢循環(huán)）。如有需要，輪詢處理將讓后于某些附加的低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)，如非循環(huán)請求或發(fā)送請求方式、站登記注冊（活動表）和GAP維護。每個完整的輪詢循環(huán)后，依次執(zhí)行已請求的低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)。這些報文循環(huán)執(zhí)行的順序遵照如下的規(guī)則：如果輪詢循環(huán)在令牌持有時間TTH內(nèi)完成了，即還有有效的令牌持有時間，則已請求的低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)盡可能快地在剩

21、余的令牌持有時間內(nèi)依次執(zhí)行。新的輪詢循環(huán)開始于下次令牌接收，它獲得的令牌持有時間對低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)是可用的。如果在輪詢循環(huán)結(jié)束時沒有可用的令牌持有時間了，則已請求的低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)盡可能快地在下次令牌接收時處理，此令牌有可用的令牌持有時間來處理低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)。此后，如上所述的一個新的輪詢開始。如果一個輪詢循環(huán)要占用若干個令牌持有時間，則將輪詢表分段處理，但不插入已請求的低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)。僅在完整的輪詢循環(huán)結(jié)束時執(zhí)行低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)（如上所述）。讓后于輪詢之后的這些低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)按它們到達(dá)的先后次序執(zhí)行。由此，對GAP維護而言，在輪詢循環(huán)之間最多有一個GAPL的地址被檢查（如中描述）。輪詢循

22、環(huán)時間，即最大的站延遲時間，取決于報文循環(huán)延遲時間（見4.2）、令牌輪轉(zhuǎn)時間、輪詢表的長度和讓后的低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)。由于輪詢表中少數(shù)個別站的多次進(jìn)入，這些站的請求優(yōu)先權(quán)可能會增加，如此將縮短它們的響應(yīng)時間。 請求所有站（活動表）的FDL狀態(tài)如果本地用戶通過管理（FMA 1/2）請求一張活動表，則FDL控制器進(jìn)入這種運行方式。在執(zhí)行任何預(yù)先請求的低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)后，在令牌接收時開始這種方式。在輪詢期間，這種方式在輪詢循環(huán)之間執(zhí)行，循環(huán)地使用“Request FDL Status”（見表3a，b7=1，Code-No 9）。按照給定的FDL地址范圍（DA=0到126，見）每個可能的站都被尋址一次，

23、登記在LAS中的主站除外。回答正確的站，即它的回答是肯定的站（見表3a，b7=0，Code-No 0，no SC），和LAS中的主站作為現(xiàn)存的主站或從站登入活動表（見，站類型）。活動表的結(jié)構(gòu)形式如下： 表1. 活動表入口名 稱12345.Ii+l活動表長度3到2n+i站K的FDL地址（DA）站類型和FDL狀態(tài)K 站k+l的DA站類型和FDL狀態(tài)k+l站n的DA站類型和FDL狀態(tài)n K：第一個活動的站；n127;i254 FDL控制器的狀態(tài) 一個主站的FDL控制器（以下稱FDL）用10個FDL狀態(tài)描述并在這些狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。一個從站有兩個狀態(tài)。圖2.概要地展示出主站（狀態(tài)0到9）和從站（狀態(tài)0和10

24、）的組合的FDL狀態(tài)圖。Offline在通電后，F(xiàn)MS 1/2服務(wù)“Reset FDL”（見第三部分，）后或某種錯誤情況被發(fā)現(xiàn)后，將立即進(jìn)入“Offline”狀態(tài)。在通電后，每個站執(zhí)行自檢驗。這種內(nèi)部自檢驗依賴于自身的檢驗工具，不影響其他的站，正因為如此，自檢過程在本規(guī)范中不作規(guī)定。在通電過程完成后，F(xiàn)DL保留在“offline”狀態(tài)直到所有需要的運行參數(shù)（見）已被初始化為止。然后FDL只與傳輸介質(zhì)連接，但自身沒有傳輸。Passive_Idle 在它的參數(shù)初始化后，此從站的FDL將進(jìn)入“Passive_Idle”狀態(tài)并監(jiān)聽著總線。如果接收到尋址此站的一個可能的主動幀（發(fā)送請求幀），則FDL將應(yīng)

25、答或按要求作回答，對帶全局地址（廣播報文，見）的幀和尋址自己的令牌幀除外。令牌幀被廢棄。在FMA 1/2服務(wù)“Reset FDL”發(fā)生時，如果發(fā)現(xiàn)一個致命的錯誤（如，不間斷的傳輸），則FDL重新進(jìn)入“offline”狀態(tài)。Listen_Token在它的運行參數(shù)初始化后，如果它已準(zhǔn)備好進(jìn)入邏輯令牌環(huán)的話，此主站的FDL將進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)。在此狀態(tài)下，為了辨別已經(jīng)在邏輯令牌環(huán)中的主站，此主站的FDL將監(jiān)視著總線。為了這樣的目的，將分析令牌幀，并且用包含在令牌幀中的站地址產(chǎn)生主動站表（LAS）。在監(jiān)聽了兩個完整相同的令牌輪轉(zhuǎn)后，F(xiàn)DL將保留在“Listen_Token”狀態(tài)直到由

26、它的前者（PS）傳送的“Request FDL Status”尋址到它為止。此時它將用“準(zhǔn)備進(jìn)入邏輯令牌環(huán)”作回答，并且在接收到尋址它的下一個令牌幀時，它將進(jìn)入“Active_Idle”狀態(tài)。在LAS生成期間，對任何“Request FDL Status”不予應(yīng)答或用“未準(zhǔn)備好”回答。在“Listen_Token”狀態(tài)下，所有其他幀均不予處理，即它們既不應(yīng)答也不回答。 在登記主站時，如果FDL檢查出它自己的地址被作為兩個令牌幀中的源地址（SA），則它認(rèn)為具有相同地址的另一個主站已經(jīng)存在于邏輯令牌環(huán)中，然后FDL將重新進(jìn)入“offline”狀態(tài)并向管理（FMA 1/2）報告此事件。如果在整個TT

27、O（Time_out）期限內(nèi)FDL發(fā)現(xiàn)無總線活動，則此主站的FDL將認(rèn)為邏輯令牌環(huán)的重初始化或重建是必要的。此FDL試圖申請令牌并重初始化邏輯令牌環(huán)。Active_Idle 一旦離開“List_Token”狀態(tài)，此主站的FDL將進(jìn)入“Active_Idle”狀態(tài)，并監(jiān)聽著總線但無活動。如果它接收到一個尋址它自己的近乎可取的主動幀，需要時它將應(yīng)答或回答。在接收到一個尋址它自己的令牌幀后，如果此主站想保留在邏輯令牌環(huán)中的話，它將進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)，否則它重新進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)。如果在連續(xù)接收的兩個令牌幀中都有SA=TS，即出現(xiàn)錯誤，也進(jìn)入“Listen_Token”狀

28、態(tài)。如果此FDL發(fā)現(xiàn)它不是主動地被從邏輯令牌環(huán)中去掉，它也將進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)，并將此情況（Out_of_ring）報告給管理（FMA1/2）。如果此FDL發(fā)現(xiàn)在超時時間（time_out）期間無總線活動，它將認(rèn)為必須恢復(fù)邏輯令牌環(huán)。此FDL試圖申請令牌并（重新）初始化邏輯令牌環(huán)(“Claim_Token”狀態(tài))。Claim_Token在“Active_Idle”狀態(tài)后，F(xiàn)DL將進(jìn)入“Claim_Token”狀態(tài)，當(dāng)它的TTO時間期滿時，則進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)。在“claim_Token”狀態(tài)下，它將重初始化邏輯令牌環(huán)或開始初始化。當(dāng)重初始化時，站狀態(tài)表（LA

29、S和GAPL）仍然是有效的，則立即進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)。當(dāng)初始化時，最初的令牌將對自己的FDL尋址兩次，即NS=TS，也就是說在“Pass_Token”狀態(tài)。為了在其他主站的LAS中產(chǎn)生一個登入項，這樣做是必要的。令牌傳輸后，將在“Await_Status_Respones”狀態(tài)中用“Request FDL Status”請求后續(xù)站地址的方式建立自己的GAPL和NS。Use_Token在接收一個令牌后或重初始化后，F(xiàn)DL將進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)。在此狀態(tài)中FDL可以執(zhí)行高優(yōu)先權(quán)和低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)。在進(jìn)入此狀態(tài)時，將從令牌輪轉(zhuǎn)計時器中讀出TRR（實際輪轉(zhuǎn)時間），且此計時器將重新

30、開始?？偸窃试S一個高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)。以后的高優(yōu)先權(quán)或低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)，或一般低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)的執(zhí)行，只有在執(zhí)行的瞬間TRRTTR（目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時間）時才可以。每次傳輸主動幀后，F(xiàn)DL將進(jìn)入“Await_Data_Response”狀態(tài)并起動時隙計時器（見4.4）。前面?zhèn)鬏數(shù)膸坏┍挥脩舸_認(rèn)，它就返回到“Use_Token”狀態(tài)。如果在“Use_Token”狀態(tài)開始時無高優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)被執(zhí)行，或者在一個高優(yōu)先權(quán)或低優(yōu)先權(quán)報文循環(huán)完成后，F(xiàn)DL將進(jìn)入“Check_Access_Time”狀態(tài)。Await_Data_Response 在傳輸一個主動幀之后，F(xiàn)DL進(jìn)入此狀態(tài)。FDL為了接收應(yīng)答或回答幀而等

31、待一個時隙時間。在SDN服務(wù)（沒有應(yīng)答要求的發(fā)送數(shù)據(jù)）的情況下，不等待應(yīng)答。此時，為了處理可能的后繼請求，F(xiàn)DL重進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)。在有應(yīng)答或回答要求的請求情況下，F(xiàn)DL將等待下列事件之一：a)提交給請求發(fā)起方的一個有效的應(yīng)答幀或回答幀。b)任何其他的有效幀（如，令牌幀或主動幀）c)無效幀（開始字節(jié)、結(jié)束字節(jié)、長度字節(jié)，F(xiàn)CS字節(jié)錯誤；開始位、停止位、奇偶校驗位錯誤或Slip錯誤）或時隙時間（Slot time）期滿（見）。在接收并處理了一個應(yīng)答幀或回答幀后，F(xiàn)DL將再進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)，以便處理可能的后繼服務(wù)請求。其他有效幀的接收表明產(chǎn)生了一個錯誤，則FDL將進(jìn)入“

32、Active_Idle”狀態(tài)，并丟棄所接收的幀。如果接收到一個無效的幀或時隙時間期滿，則FDL將重試主動幀的傳輸。如果在重試（多次）之后，接收到無效的應(yīng)答或回答，則FDL通知相應(yīng)的用戶并再進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)。在出錯的情況下，對此站的后繼請求不再重復(fù)，直到執(zhí)行一個正確的報文循環(huán)（發(fā)送請求數(shù)據(jù)）為止。Check_Access_Time在此狀態(tài)下，用計算差TTR-TRR的方法來計算有效的令牌持有時間。只有在仍然有有效的令牌持有時間時，F(xiàn)DL才可以再進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)，否則FDL將進(jìn)入“Pass_Token”狀態(tài)。Pass_Token在“Pass_Token”狀態(tài)下，F(xiàn)DL將試

33、圖傳送令牌給邏輯令牌環(huán)中的下一個站（NS）。當(dāng)傳輸令牌幀時，F(xiàn)DL將用同步監(jiān)視的方法檢查收發(fā)器的工作是否正確。如果它不能接收它自己的令牌幀，則說明在發(fā)送通道或接收通道存在著致命的錯誤。FDL將停止它在邏輯令牌環(huán)中的活動，并進(jìn)入“offline”狀態(tài)，同時通知管理（FMA 1/2）。如果FDL接收到它自己的有缺陷的令牌幀，這可能是由于暫時有缺陷的發(fā)送器或接收器引起的，或者是由于總線問題引起的。這種錯誤情形不導(dǎo)致在開始時刻就停止活動，而是如同正確地接收了令牌幀后那樣FDL將進(jìn)入“Check_Token_Pass”狀態(tài)。僅僅在令牌幀被重傳輸（由于NS無反應(yīng)）后且監(jiān)視結(jié)果為不正確時,FDL才停止它在邏

34、輯令牌環(huán)中的活動，進(jìn)入“Listen_Token”狀態(tài)并通知管理（FMA 1/2）。 當(dāng)GAP更新時間已經(jīng)期滿，但仍有可用的令牌持有時間TTH時，在傳送令牌之前，如有必要FDL將試圖記錄一個可能的新站在GAP中，以便將它包括在邏輯令牌環(huán)中。為此目的，F(xiàn)DL傳輸一個“Request FDL Status”并進(jìn)入“Await_Status_Response”狀態(tài)。然后，如果一個新主站的應(yīng)答是它要求包括在邏輯令牌環(huán)中，則FDL將傳送令牌給此站。在令牌被成功地傳送后，則它自身的GAP將縮短到這個新主站。如果狀態(tài)請求的回答是一個新的從站或不要求進(jìn)入邏輯令牌環(huán)的主站，則該站被登入GAPL。如果一個現(xiàn)存的站

35、不回答，甚至在重試后仍不回答，則此站將被從GAPL中刪除，即標(biāo)記它為未使用的地址。如果在GAP維護期間沒有新的主站回答，則FDL將傳送令牌給它的初始的NS并進(jìn)入“Check_Token_Pass”狀態(tài)。僅當(dāng)知道無后繼者，即在此刻FDL是總線上唯一活動的站時，它將傳送令牌給它自己，然后再進(jìn)入“Use_Token”狀態(tài)。Check_Token_Pass在“Check_Token_Pass”狀態(tài)下，F(xiàn)DL為了等待它已經(jīng)傳送令牌給它的那個站的響應(yīng)而等待一個時隙時間，這個等待時間用于令牌幀接收之間的延時和確保傳輸被尋址站的響應(yīng)。如果FDL在時隙時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個有效幀首，則FDL認(rèn)為令牌傳送是成功的。將處理

36、此幀，如同它在“Active_Idle”狀態(tài)中被接收一樣，即FDL將進(jìn)入此狀態(tài)。如果在時隙時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)一個無效的幀，則FDL認(rèn)為另一個站是活動的，因此也進(jìn)入“Active_Idle”狀態(tài)。如果在一個時隙時間內(nèi)FDL未接收到任何幀，則FDL將再進(jìn)入“Pass_Token”狀態(tài)，其反應(yīng)如同中的描述。Await_Status_Response 在初始化或GAP維護期間指出無后繼者后，F(xiàn)DL從“Pass_Token”狀態(tài)進(jìn)入此狀態(tài)。在此狀態(tài)下，F(xiàn)DL為了獲得一個應(yīng)答幀而等待一個時時隙時間。如果無任何幀被接收或接收了一個有缺陷的幀，則FDL再進(jìn)入“Pass_Token”狀態(tài)，以便重復(fù)請求或者傳送令牌給它自

37、己或它的后繼者。如果FDL接收到任何其他幀而不是應(yīng)答幀（這指出可能有多個令牌存在），則FDL進(jìn)入“Active_Idle”狀態(tài)。OffoClaim_Tok3P_Idle10Li_To1A_Idle2Use_Token4Await5Check6Aw_St9Ch_To8Pass_Token7PON注釋：PON：Poweron/Reset FDL 0：offline 5：Await_Data_Respones 1：Listen_Token 6：Check_Access_Time 2：Active_Idle 7：Pass_Token 3：Claim_Token 8：Check_Token_Pass 4

38、：Use_Token 9：Await_Status_Response 10：Passive_Idle圖2. FDL狀態(tài)圖4.1.6 FDL初始化在通電（PON）后，主站和從站的FDL控制器將進(jìn)入“offline”狀態(tài)。在此狀態(tài)中，F(xiàn)DL控制器不接收從總線來的任何信號（幀）也不向總線傳送任何信號（幀）。如果為了正確的協(xié)議處理已經(jīng)設(shè)定了運行參數(shù)（FDL變量）（見第三部分，設(shè)定FDL值），F(xiàn)DL控制器僅能從“offline”狀態(tài)進(jìn)入“Passive_Idle”狀態(tài)或“Listen_Token”狀態(tài)。下列運行參數(shù)將由管理（FMA 1/2）提供：表2. 運行參數(shù)編 號 名 稱1站地址TS2數(shù)據(jù)發(fā)送速率（

39、波特率：kbit/s）3單介質(zhì)冗余介質(zhì)有效4硬件和軟件版本5時隙時間TSL6最小站延遲時間min TSDR7*)最大站延遲時間Max TSDR8*)發(fā)送器失敗中繼器切換時間TQUI9*)建立時間TSET10*)目標(biāo)輪轉(zhuǎn)時間TTR11*)GAP修正因子G12*)主站進(jìn)入離開邏輯環(huán)13*)最高站地址（HSA）14*)最大重試次數(shù)（max_retry_limit） *)僅對主站適用4.1.7 定時器操作如下的時間T按位（bit）計量。因此，以秒（S）為單位的時間t將被分為位時間tBIT。位時間（Bit Time）tBIT：傳輸1位時所耗用的時間是位時間tBIT.它等于傳輸速率的倒數(shù)值：tBIT=1傳

40、輸速率（bit/s） （2）同步時間(Syn Time)TSYN：同步時間TSYN是每個站在可以接收一個主動幀（請求或發(fā)送請求幀）或令牌幀的開頭之前應(yīng)該從傳輸介質(zhì)接收到空閑（idle）狀態(tài)（idle=二進(jìn)數(shù)“1”）所需要的最小時間段。同步時間等于：TSYN=33 bit （3）同步間隔時間(Syn Interval Time)TSYNI同步間隔時間TSYNI用于監(jiān)控兩個連續(xù)的同步時間或兩個接收器同步之間最大允許的時間間隔。這個時間由兩個完整的報文循環(huán)組成，每個報文循環(huán)包括兩個最大長度的幀和相關(guān)的同步時間。在其中某一個同步時間中，允許傳輸?shù)臄_動。TSYNI=2（2（33 bit+25511 bi

41、t）+33 bit=11385 bit （4）站延遲時間(Station Delay Time)TSDR：站延遲時間TSDR是傳輸或接收一個幀的最后一位到傳輸或接收后一個幀的第一位（相對于傳輸介質(zhì)，即包括線接收器和發(fā)送器）所耗用的時間。定義如下三種站延遲： 1).發(fā)起方（傳輸主動幀或令牌幀的站）的站延遲： TSDI = tSDI/tBIT （5） 2).響應(yīng)方（應(yīng)答或回答的站）的最小站延遲： min TSDR = min tSDR/tBIT （6） 3).回答方的最大站延時： max TSDR = max tSDR/tBIT （7）當(dāng)傳輸?shù)腘RZ信號進(jìn)入不同的信號編碼時，關(guān)閉發(fā)送器（在發(fā)起方）

42、后，如果發(fā)送器失效時間大于TSDR，應(yīng)將此失效時間考慮進(jìn)去。在靜止時間TQUI內(nèi)，將禁止幀的傳輸和接收。當(dāng)使用自控制中繼器時，也應(yīng)將它的TQUI考慮進(jìn)去。對于TQUI：TQUI min TSDR （8）為了滿足條件（8），延長TSDR是必要的。準(zhǔn)備時間(Ready Time)TRDY：一個主站在傳送了一個請求后，在準(zhǔn)備時間TRDY內(nèi)，將準(zhǔn)備接收一個應(yīng)答或回答。準(zhǔn)備時間定義如下：TRDY min TSDR （9）為了滿足這個條件，延長TSDR是必要的。當(dāng)傳輸?shù)腘RZ信號進(jìn)入不同的信號編碼時，在關(guān)閉發(fā)送器時的靜止時間也應(yīng)考慮進(jìn)去。在這個時間之前，將不啟動接收器：TQUI TRDY （10）為了滿足

43、這項條件，相應(yīng)地延長TRDY和TSDR是必要的。安全余量(Safety Margin) TSM： 如下的時間段被定義為安全余量TSM：TSM = 2 bit + 2TSET + TQUI （11）TSET是建立(set_up)時間，這個期限是從一個事件發(fā)生（例如，中斷：最后一個字節(jié)發(fā)送或同步時間期滿）直到必要的響應(yīng)被執(zhí)行（例如，開始同步時間或啟動接收器）為止：TSET = tSET/tBIT (12)空閑時間(Idle Time)TID：空閑時間TID是在發(fā)起方上的限期時間，即在接收一個幀的最后一位（在總線接收器上測量到的）后（在傳輸介質(zhì)上idle等于二進(jìn)數(shù)“1”），直到一個新幀的第一位在介質(zhì)

44、（包括線發(fā)送器）上被傳輸所經(jīng)過的時間。空閑時間也是傳輸一個無需應(yīng)答幀的最后一位和傳輸下個幀的第一位之間的限期時間。此空閑時間至少是同步時間加安全余量TSM（見圖3.和圖4.情形a）。在高傳輸速率（見圖3.和圖4.情形b）和c)）時，同步時間非常短，因此站延遲變?yōu)橹匾?，且將考慮進(jìn)去。有兩種不同的空閑時間。在一個應(yīng)答、回答或令牌幀之后，空閑時間定義如下：*）這三個值中的最大者TID1 = max (TSYN + TSM,min TSDR,TSDI )*) or b) (TSYN + TSM ) min TSDR TSDI or c) TSYN + TSM TSDI min TSDR 響應(yīng)方： +

45、 +發(fā)起方： + + + +（13）Ack/Res./TokenSend/Req./Token a ) min TSDRTSDR : : : min TSDR TSDI - : - : + : : : - : - : 圖3. 空閑時間TID 因為系統(tǒng)的動態(tài)性，定義參數(shù)min TSDR是最短值，但必須選擇它大于準(zhǔn)備時間TRDY。如果在TSET值的范圍內(nèi)，不能達(dá)到必要的延遲時間，則min TSDR應(yīng)該更大一些。在一個不需應(yīng)答的主動幀（無應(yīng)答要求的發(fā)送數(shù)據(jù)，SDN）之后，此空閑時間定義為： SDN TID2 Send/Req./Token發(fā)起器：TID2 = max (TSYN + TSM,max

46、TSDR )*)*)這二個值中的最大者 （14）接收方： + + + + a) max TSDR (TSYN + TSM ) or b) (TSYN + TSM) + : : :傳輸延遲時間(Transmission Delay Time)TTD： 傳輸延遲時間是當(dāng)一個幀被傳輸時在發(fā)送器和接收器之間的傳輸介質(zhì)上經(jīng)過的最大時間。如果必要，中繼器的延遲時間應(yīng)考慮進(jìn)去。傳輸延遲時間定義如下：TTD = tTD/tBIT （15）例如在沒有中繼器，線長度為200m，tTD約為 1S，波特率為500Kbit/S時，TTD=0.5 bit。時隙時間（Slot Time）TSL： : : : : TSM發(fā)起方：+ + + + + TSL1Send/Req.1. UC響應(yīng)方： + + + + +（16）TSL 1= 2TTD + max TSRD + 11 bit + TSMmax TSDR Ack./Res. TTD TTD+時隙時間TSL是發(fā)起方在傳輸了主動幀（包括線發(fā)送器）的最后一位之后等待接收立即應(yīng)答或回答的第一個幀字符（見，UART字符，1 UC=11 bits）所需要的最大時間。此外