第05章 總線接口技術(shù)

計算機(jī)控制系統(tǒng)自動化教研室自動化專業(yè)主干課程華北科技學(xué)院電子信息工程學(xué)院第5章總線接口技術(shù)5.1串行通信的基本概念 5.2串行通信標(biāo)準(zhǔn)總線 5.3SPI總線5.4I2C總線5.5現(xiàn)場總線技術(shù)5.1串行通信的基本概念通信實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，如符號、文字、語言、數(shù)據(jù)等，因而根據(jù)所傳遞消息的類別，在通信業(yè)務(wù)上中分為電報、電話、數(shù)據(jù)傳輸及可視電話等。通信系統(tǒng)的一般框圖信息信號信號信息信源發(fā)信器傳輸線路受信器信宿干擾/噪聲5.1.1數(shù)據(jù)傳送方式并行通訊：數(shù)據(jù)各位同時傳送串行通訊：數(shù)據(jù)一位一位順序傳送串行通信與并行通信的比較①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。②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，但長距離內(nèi)串行數(shù)據(jù)傳送速率會比并行數(shù)據(jù)傳送速率快。由于串行通信的通信時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)與計算機(jī)之間的通信也往往使用串行通信方式。③從抗干擾性能上看：串行通信由于只有一兩根信號線，信號間的互相干擾完全可以忽略。④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，邏輯器件價格趨低，而通信線路費(fèi)用趨高，因此對遠(yuǎn)距離通信而言，串行通信的費(fèi)用顯然會低得多。另一方面串行通信還可利用現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)來實現(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,但也隨之帶來了數(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數(shù)等問題，使之比并行通信實現(xiàn)起來更復(fù)雜。全雙工站A站B站A站B站A站B半雙工單工數(shù)據(jù)傳送方式串行傳送的兩種基本工作方式異步方式:接收端的時鐘完全獨(dú)立于發(fā)送端。由自己內(nèi)部的時鐘發(fā)生器產(chǎn)生，但它的標(biāo)稱頻率必須與發(fā)送端一致。同步方式：接受端的時鐘與發(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個正確的關(guān)系，不會產(chǎn)生任何積累誤差。5.1.2數(shù)據(jù)通信方式1.異步方式串行通信時的數(shù)據(jù)、控制和狀態(tài)信息都使用同一根信號線傳送收發(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)校驗等問題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)議異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送格式起始位——每個字符開始傳送的標(biāo)志，起始位采用邏輯0電平起始位校驗位停止位空閑位數(shù)據(jù)位低位高位字符0/10/10/10/110111…數(shù)據(jù)位——數(shù)據(jù)位緊跟著起始位傳送。由5～8個二進(jìn)制位組成，低位先傳送校驗位——用于校驗是否傳送正確；可選擇奇檢驗、偶校驗或不傳送校驗位停止位——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，表示沒有進(jìn)行傳送2.同步方式以一個數(shù)據(jù)塊（幀）為傳輸單位，每個數(shù)據(jù)塊附加1個或2個同步字符，最后以校驗字符結(jié)束同步通信的數(shù)據(jù)傳輸效率和傳輸速率較高，但硬件電路比較復(fù)雜串行同步通信主要應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中最常使用高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議HDLC~~~~同步字符數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)校驗字符5.2串行通信標(biāo)準(zhǔn)總線5.2.1RS-232-CRS-232C標(biāo)準(zhǔn)是美國EIA（電子工業(yè)聯(lián)合會）與BELL等公司一起開發(fā)的1969年公布的通信協(xié)議。它適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0~20000bit/s范圍內(nèi)的通信。它最初是為遠(yuǎn)程通信連接數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（DataTerminalEquipment）與數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（DataCommunicationEquipment）而制定的。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)對信號電平標(biāo)準(zhǔn)和控制信號線作了的定義RS-232C采用負(fù)邏輯規(guī)定邏輯電平，信號電平與通常的TTL電平不兼容RS-232C將-5V～-15V規(guī)定為“1”，+5V～+15V規(guī)定為“0”TTL標(biāo)準(zhǔn)和RS-232C標(biāo)準(zhǔn)之間的電平轉(zhuǎn)換可以通過專用芯片完成例如：MC1488/MC1489，MAX232等。RS-232C有DB-25，DB-9兩種連接器，如圖所示。引腳號信號名稱方向信號功能1DCDPC機(jī)←儀器PC機(jī)收到遠(yuǎn)程信號（載波檢測）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)4DTRPC機(jī)→儀器PC機(jī)準(zhǔn)備就緒5GND-信號地6DSRPC機(jī)←儀器儀器準(zhǔn)備就緒7RTSPC機(jī)→儀器PC機(jī)請求發(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

(1)驅(qū)動器的輸出電平邏輯0：+5V～+15V；邏輯1：-5V～15V(2)接收器的輸入檢測電平邏輯0：＞+3V；邏輯1：＜-3VRS-232C使用的是負(fù)邏輯。

TXDRXDRXDTXDT1INR1OUTT1OUTR2OUTR2INT2OUTR2OUTT2IN11611610610610610696967676868680318031MAX232AMAX232A電平轉(zhuǎn)換最常用的芯片是傳送線驅(qū)動器MC1488和接收器MC1489，其作用除了電平轉(zhuǎn)換外，還實現(xiàn)正負(fù)邏輯電平轉(zhuǎn)換。下圖是單片機(jī)與RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口電路。RS-232C接口的缺點數(shù)據(jù)通信速率低。RS-232C規(guī)定的最高傳輸速率20kbit/s雖然可以滿足一般的異步通信需要，但并不能滿足同步傳輸?shù)囊?。通信距離短。使用RS-232C接口的通信線路在15m左右可以達(dá)到正常的通信要求，但無法滿足更長的通信距離，即使使用極好的線路器件和優(yōu)良的信號條件，也無法使電纜長度超過60m?？垢蓴_能力差。通信兩端的電平轉(zhuǎn)換電路均為單端電路，無法抑制共模干擾，各信號間也易受到干擾。5.2.2RS-423/RS-422/RS-485鑒于RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的缺點，1977年EIA公布了新的標(biāo)準(zhǔn)接口RS-449作為RS-232C的替代標(biāo)準(zhǔn)。RS-449接口使用差分信號進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使用雙絞線作為通信線路，無需使用調(diào)制解調(diào)器，通信距離可以達(dá)到1200m，速率可達(dá)90kbit/s。由于其使用信號差電路傳輸高速信號，所以噪聲低，又可以多點或使用公用線通信，兩臺以上的設(shè)備可與RS-449通信電纜并聯(lián)。RS-423／422標(biāo)準(zhǔn)是RS-449標(biāo)準(zhǔn)的子集，規(guī)定了電氣方面的要求。RS-423A標(biāo)準(zhǔn)是EIA公布的“非平衡電壓數(shù)字接口電路的電氣特性”標(biāo)準(zhǔn)，這個標(biāo)準(zhǔn)是為改善RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性，又考慮與S-232C兼容而制定的。RS-423A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。圖RS-423A標(biāo)準(zhǔn)傳輸線連接RS-423A電平變化范圍為12V（±6V）允許使用比RS-232C串行接口更高的波特率且可傳送到更遠(yuǎn)的距離通信速率最大100kbit/s，此時傳輸距離可達(dá)90m當(dāng)通信速率為1kbit/s時，傳輸距離可達(dá)1200m實現(xiàn)RS-422A接口的芯片有：MC3487/3486，SN75174/75175等RS-422A是平衡發(fā)送、差分接收，即雙端發(fā)送、雙端接收，如圖所示。圖RS-422A標(biāo)準(zhǔn)傳輸線連接RS-422A標(biāo)準(zhǔn)允許驅(qū)動器輸出為±(2~6)V接收器可以檢測到的輸入信號電平可低至200mV。當(dāng)傳輸距離為15m時，最大通信速率可達(dá)10Mbit/s當(dāng)通信速率為90kbit/s時，傳輸距離可達(dá)1200mRS-485是RS-422A的變型RS-422A為全雙工工作方式，可以同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而RS-485則為半雙工工作方式，在某一時刻，一個發(fā)送另一個接收。RS-485是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它擴(kuò)展了RS-422A的性能，在同一個RS-485網(wǎng)絡(luò)中，可以有多達(dá)32個模塊，這些模塊可以是被動發(fā)送器、接收器或收發(fā)器。RS-485電路允許公用電話線通信電路結(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RS-485標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定在何時控制發(fā)送器發(fā)送和接收器接收數(shù)據(jù)的規(guī)則電纜選擇比RS-422A更為嚴(yán)格實現(xiàn)RS-485接口的芯片有MAX485/491等多機(jī)通信示意圖如圖所示，多機(jī)通信一般是一主多從。由于多發(fā)送線是接在一起的，每根發(fā)送線應(yīng)具有三態(tài)控制。5.3SPI總線5.3.1SPI總線簡介SPI（SerialPeripheralInterfaceBus）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總線可以簡化電路設(shè)計，節(jié)省常規(guī)電路中的接口器件，提高設(shè)計的可靠性。SPI總線是一種三線同步總線，三根線分別是：MISO(MasterInputSlaveOutput)MOSI(MasterOutputSlaveInput)CLK(Clock)實際應(yīng)用中還要有一根片選線。通信中有一個主控制器，多個從控制器主控器：即主機(jī)，提供時鐘，每個時鐘的寬度可以不一樣寬從控器：即從機(jī)SPI總線以字節(jié)（8bit）單位進(jìn)行傳送SPI總線可以全雙工同步傳送圖SPI總線的系統(tǒng)組成5.3.2SPI總線接口及程序設(shè)計X5045/43是美國Xicor公司生產(chǎn)的EEPROM器件X5045是把微處理器外圍器件最基本的三種功能：看門狗定時器、復(fù)位控制和EEPROM集成在單個8引腳封裝的CMOS器件內(nèi)將電源監(jiān)控和看門狗功能與高速、三線、非易失性存儲器組合在一起，從而很大程度上降低了系統(tǒng)成本對電路板空間的要求。X5043是低電平復(fù)位，X5045是高電平復(fù)位X5045的外形如圖所示?？撮T狗定時器對微處理器提供了獨(dú)立的保護(hù)系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障，RESET就做出響應(yīng)；Vcc檢測電路可使系統(tǒng)免受電壓低狀況的影響，當(dāng)降到最小工作電壓以下時，系統(tǒng)復(fù)位，直到Vcc返回到穩(wěn)定為止；其存儲器部分是4096位串行EEPROM，具有簡單的三線總線工作的串行外設(shè)接口SPI；利用了Xicor公司的DirectWriteTM專利技術(shù)，提供不少于100000次的使用期限和最小100年的數(shù)據(jù)保存期。具有以下一些基本特點：(1)低電源電壓檢測以及直至Vcc=1V，復(fù)位信號有效；(2)數(shù)據(jù)傳送速率快，時鐘速率為1MHz；(3)512×8位串行EEPROM，4字節(jié)頁方式；(4)采用低功耗CMOS工藝，具有10微安等待電流和3mA工作電流；(5)工作電源范圍寬為2.7～5.5V；(6)塊鎖定(blocklock)，保護(hù)1/4、1/2或所有的EEPROM陣列；(7)片內(nèi)異常事件寫保護(hù)(上電、掉電寫保護(hù)和提供寫鎖存)。下圖是X5045與89C51接口原理圖，一般在設(shè)計線路時最好在CPU的I/O加一個到+5V的上接電阻。

程序設(shè)計分為三部分：定義、主程序、功能子程序。定義部分分為I/O引腳功能定義、X5045命令定義、X5045讀寫單元定義。主程序完成設(shè)置緩沖區(qū)、X5045讀寫、清看門狗和顯示功能。子程序完成讀寫X5045等各種功能。5.4I2C總線5.4.1I2C總線簡介I2C(InterICBus)總線是PHILIPS公司推出的設(shè)備內(nèi)部串行總線I2C總線是一種具有自動尋址、高低速設(shè)備同步和仲裁等功能的高性能串行總線能夠?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線數(shù)量較少的I2C總線使用兩根信號線傳輸數(shù)據(jù)，即串行數(shù)據(jù)線SDA和串行時鐘線SCLSDA和SCL都為雙向I/O線，通過上拉電阻Rp接+5V電源，總線空閑時皆為高電平I2C總線的輸出端必須是開路或集電極開路，以便具有“線與”功能5.4.2I2C總線的通信時序當(dāng)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送時，啟動數(shù)據(jù)發(fā)送并產(chǎn)生時鐘信號的器件稱為主器件；被尋址的任何器件都可看做從器件任何時刻總線只能由一個主器件控制，各從器件在總線空閑時啟動數(shù)據(jù)傳送，由I2C總線仲裁決定哪個主器件控制總線在I2C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I2C總線尋址采用純軟件的尋址方法，總線上所有器件要依靠SDA發(fā)送的地址信號尋址，無需片選線主機(jī)在發(fā)送完開始條件后，立即發(fā)送尋址字節(jié)來尋址被控器件開始條件和結(jié)束條件：具有I2C總線的設(shè)備都是工作在主從方式由主設(shè)備發(fā)開始(START)和停止(STOP)信號串行時鐘線SCL的上升沿將數(shù)據(jù)寫入從設(shè)備，下降沿將數(shù)據(jù)從從設(shè)備讀出即在SCL為高電平時，SDL為高電平期間SDA的下降沿為開始信號，而SDA的上升沿為停止信號。開始條件和結(jié)束條件時序如圖所示。

I2C總線協(xié)議的技術(shù)規(guī)范中規(guī)定每次發(fā)送到SDA上的數(shù)據(jù)必須是一個字節(jié)每次傳輸發(fā)送的字節(jié)數(shù)不受限制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)字節(jié)按照由高位到低位的順序發(fā)送每發(fā)送一個字節(jié)后必須跟一個響應(yīng)位如果從器件在接收下一字節(jié)之前需要時間對當(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SCL為低電平，通知主器件進(jìn)入等待狀態(tài)，直到從器件準(zhǔn)備好接收下一字節(jié)數(shù)據(jù)時，釋放時鐘線SCL，主器件才可以繼續(xù)發(fā)數(shù)據(jù)。發(fā)送器每發(fā)送完一個字節(jié)，將數(shù)據(jù)線SDA拉高，由主控制器產(chǎn)生第9個脈沖，接收器將SDA拉低，以此作為接收器對發(fā)送器的應(yīng)答。發(fā)送器在第9個脈沖探測SDA為低，表明接收器已成功接收到發(fā)送器發(fā)送的一個字節(jié)，可以繼續(xù)進(jìn)行后面的通信。5.4.3I2C總線的應(yīng)用實例數(shù)字電位器X9241應(yīng)用程序設(shè)計5.5現(xiàn)場總線技術(shù)到目前為止，自動化技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了兩次飛躍，第一次是在20世紀(jì)50－60年代從傳統(tǒng)的電氣傳動控制發(fā)展到以模擬信號為主的電子裝置和自動化儀表監(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。第二次則是在20世紀(jì)70－80年代，分布式控制系統(tǒng)DCS的出現(xiàn)，把分散的、單回路的測控系統(tǒng)用計算機(jī)進(jìn)行了統(tǒng)一的管理，用各種I/O功能模板代替了控制室的儀表，利用計算機(jī)高速運(yùn)算的強(qiáng)大功能，集中實現(xiàn)了回路調(diào)節(jié)，工礦連鎖、參數(shù)顯示報警，歷史數(shù)據(jù)儲存，工藝流程動態(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)和專家系統(tǒng)等軟件。進(jìn)入20世紀(jì)90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。人們意識到傳統(tǒng)的模擬信號只能提供原始的測量和控制信息，而智能變送器在4－20mA信號之上附加信息的能力又受其低通信速率的制約，所以對整個過程控制系統(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?，F(xiàn)場總線是現(xiàn)代計算機(jī)、通信和控制技術(shù)的集成，使自動化技術(shù)正在進(jìn)入第三次飛躍。可以預(yù)言，隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的興起和逐漸成熟，將使21世紀(jì)的自動化領(lǐng)域成為現(xiàn)場總線的世界。5.5.1現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展概況現(xiàn)場總線是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動化領(lǐng)域中通訊體系最底層的低成本網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)國際電工委員會(IEC)的標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場總線基金會（FF）的定義：“現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字式、雙向傳輸多分支結(jié)構(gòu)的通訊網(wǎng)絡(luò)”?；緝?nèi)容包括：以串行通訊方式取代傳統(tǒng)的4－20mA模擬信號，一條現(xiàn)場總線可為眾多的可尋址現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)多點連接，支持底層現(xiàn)場智能設(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)ISO的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開放系統(tǒng)的OSI參考模型來制定，它是一種開放的七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，多數(shù)現(xiàn)場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，這三層也是最重要和必須考慮的）。5.5.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）的特點FCS與傳統(tǒng)DCS相比有著明顯的優(yōu)點。根據(jù)國際電工委員會(IEC)的標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場總線基金會（FF）的定義，F(xiàn)ieldbus技術(shù)以下6個主要特點：（1）數(shù)字信號完全取代4－20mA模擬信號；實現(xiàn)現(xiàn)場管理和控制的統(tǒng)一；（2）使基本過程控制、報警和計算功能等完全分布在現(xiàn)場完成；（3）使設(shè)備增加非控制信息，如自診斷信息、組態(tài)信息以及補(bǔ)償信息等；（4）一般只負(fù)責(zé)發(fā)送或接收較小的數(shù)據(jù)報文，并且以這種數(shù)據(jù)報文作為與較高一級的控制系統(tǒng)實現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)往返傳送的有效手段。（6）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、執(zhí)行協(xié)議直觀，價格低廉，與上層網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接費(fèi)用也不高。（5）Fieldbus是一種開放式實時系統(tǒng)只具有簡化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而與OSI不完全保持一致。真正實現(xiàn)系統(tǒng)開放性、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)場總線目前較流行的5種是：CAN、LONWorks、PROFIBUS、HART、FF。1、CAN（控制器局域網(wǎng)絡(luò)）CAN（ControllerAreaNetwork）是由德國Bosch公司專門為汽車檢測和控制而設(shè)計的、逐步發(fā)展到用于其他工業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)場控制。CAN已成為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO11898標(biāo)準(zhǔn)。CAN具有如下特性：（1）通訊速率為5kbps/10km、1Mbps/40m，節(jié)點數(shù)110個，傳輸介質(zhì)為雙絞線或光纖等。（2）采用點對點、一點對多點及全局廣播等方式發(fā)送接受數(shù)據(jù)。（3）可實現(xiàn)全分布式多機(jī)系統(tǒng)，且無主從機(jī)之分，每個節(jié)點均主動發(fā)送報文，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)先級仲裁技術(shù)，當(dāng)兩個節(jié)點同時向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息時，優(yōu)先級低的節(jié)點主動停止發(fā)送數(shù)據(jù)，而優(yōu)先級高的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)發(fā)送信息；按節(jié)點類型分成不同的優(yōu)先級字節(jié)數(shù)為8個。這樣傳輸時間短，受干擾的概率低，具有較好的檢錯效果。（5）采用CRC校驗及其他檢錯措施，保證了極低的信息出錯率。（6）節(jié)點具有自動關(guān)閉功能，當(dāng)節(jié)點錯誤嚴(yán)重的情況下，自動切斷與總線的聯(lián)系，這樣不影響總線的正常工作。2、LONWorks（局部操作網(wǎng)絡(luò)）

LONWorks(LocalOperatingNetwork)是美國Echelon公司研制的一種現(xiàn)場總線，主要特性有：（1）通訊速率為78kbps/2700m、1.25Mbps/130m、節(jié)點數(shù)32000，傳輸介質(zhì)為雙絞線、同軸電纜、光纖、電源線、電力線以及無線傳輸?shù)取＃?）采用LONTalk通訊協(xié)議，該協(xié)議遵循ISO定義的開放系統(tǒng)互連OSI（OpenSysytemInterconnection）全部7層模型。（3）LONWorks的核心是NEURON（神經(jīng)元）芯片（MC143150和MC143120，內(nèi)含3個8位的CPU：第一個CPU為介質(zhì)訪問控制處理器，實現(xiàn)LONTalk協(xié)議的第1層和第2層；第二個CPU為應(yīng)用處理器，實現(xiàn)LONTalk協(xié)議的第7層，執(zhí)行用戶編寫的代碼及用戶用戶代碼調(diào)用的操作系統(tǒng)服務(wù)）。（4）NEURON芯片的編程語言為NEURONC，它是從ANSIC派生出來的。LONWorks提供了一套開發(fā)工具LONBilder與NodeBuilder。（5）LONTalk協(xié)議提供了5種基本類型的報文服務(wù)；確認(rèn)（Acknowledged）、非確認(rèn)（Unacknowledged）、請求/響應(yīng)（Request/Reponse）、重復(fù)（Repeated）、非確認(rèn)重復(fù)（Un-acknowledgedRepeated）。（6）LONTalk協(xié)議的介質(zhì)訪問控制子層（MAC）對CSMA作了改進(jìn)，采用一種新的PredictiveP-PersistentCSMA，根據(jù)總線負(fù)載隨即調(diào)整時間槽n（1－63），從而在負(fù)載較輕時使介質(zhì)訪問延遲最小化，而在負(fù)載較重時使沖突的可能最小化。3、PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）

PROFIBUS（ProcessFieldBus）是德國標(biāo)準(zhǔn)，1991年在DIN19245中公布了標(biāo)準(zhǔn)，PROFIBUS有幾種改進(jìn)型分別用于不同的場合，例如：（1）PROFIBUS－PA（ProcessAutomation）用于過程自動化，通過總線供電，提供本質(zhì)安全型，可用于危險防爆區(qū)域。（2）PROFIBUS－FMS（FieldbusmessageSpecification）用于一般自動化。（3）PROFIBUS－DP用于加工自動化，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。在一個確定的應(yīng)用中，按照PROFIBUS規(guī)范來定義模塊，規(guī)范設(shè)備功能與PROFIBUS通