工业控制网络(现场总线)——DEVICENET信息协议课件

1、工 业 控 制 网 络（现场总线）4.3. DeviceNet信息协议本节阐述位于CAN数据场内部用于显式报文和I/O报文的协议信息。主要内容包括：4.3.1 显式信息4.3.2 输入输出信息4.3.3 分段/重组4.3.4 重复MAC ID检测协议哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1 显式信息一个显式报文使用一个CAN帧的数据场来传送DeviceNet定义的信息。图4-21为显式报文CAN数据场的使用。 图4 -21 显式报文CAN数据场的使用 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1 显式信息含有完整显式报文的一次发送的数据场包括：一个报文头、 整个报文体。哈工大网络与电气智能化研究所

2、 4.3.1 显式信息如果一个显式报文的长度超过8个字节，在DeviceNet上它必须被以分段的方式发送。这种分段/重装的功能是由连接对象提供的。一个分段的显式报文包括：一个报文头分段协议一个报文体段哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1 显式信息哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.1 报文头报文头是在一个显式报文的CAN数据场的字节偏移量0中被说明的。哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.1 报文头Frag (段位) -此区表明该发送是否为一个分段的显式报文。 值含义0非分段。该发送包含一个完整的显式报文。下一个字节包含服务区。 1分段。该发送不包含一个完整的显式报文。下一个字节

3、包含分段协议。哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.1 报文头XID(交易 ID) -此区被一个应用使用以使一个响应与其相应的请求相匹配。此区被服务器在一个响应报文中简单地回送。服务器不利用此区来执行任何类型的重复报文检测逻辑。当一客户机发送一个显式报文而对其响应不是预期的时候，此区的数值是不予关心的。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.1 报文头如果：那么：目的MAC ID在连接ID(CAN标识符区)中被说明， 源MAC ID就在报文头的MAC ID区中被说明。 源MAC ID在连接ID(CAN标识符区)中被说明， 目的MAC ID就在报文头的MAC ID区中被说明。 MAC I

4、D -它包含源MAC ID或目的MAC ID。 当一个显式报文被接收时，此报文头中的MAC ID区即被检验。若这些检测中的任一个失败，则此报文被废弃。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.2 报文体一个报文体包含一个服务区和服务特有论据。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.2 报文体服务区内容：服务代码 (Service Code) -此数值在服务区字节的低7位中被说明。它表明发送服务的类型。R/R（Request/Response）-服务区中的最高位。它的值决定了一个报文是请求报文还是响应报文。哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.2 报文体如果R/R区的值是那么0（位被清

5、除） 此报文是请求报文 1（位被设置） 此报文是响应报文 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.3 分段协议如果一个发送是一个分段的显式报文的一部分，则其数据场包含报文头、分段协议和报文体段。分段协议便于大显式报文的分段和重组。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务DeviceNet公共服务为开放式且其参数和要求的行为在DeviceNet中被定义。UCMM处理两种服务，它们管理显式信息连接的分配和重新分配： 开放显式信息连接-服务代码=4Bh，用于建立一个显式信息连接。关闭连接-服务代码=4Ch.，用于删除一个连接对象和重新分配所有相关的资源。 哈工大网络与电气智能化

6、研究所 4.3.1.4 UCMM服务这些服务是通过使用组3报文中定义的未连接显式请求和响应的CAN标识符区而被访问的。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务1. 开放显式信息连接请求 此服务请求在两模块之间建立逻辑连接，通过此连接显式报文将被发送。此服务是作为一个未连接请求报文（报文组3，报文ID6）被发送的。图4-26为开放显式信息连接请求格式。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务图4 -26 开放显式信息连接请求格式 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务论据： Frag(0)/交易ID/MAC ID-见4.3.1.1小节。

7、注意，目的MAC ID总是在与一个开放显式信息连接请求/响应有关的报文头中被说明。R/R位（0）-表明这是一个请求报文。 服务代码(4Bh)-标识此为一个开放显式信息连接服务。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务论据： 保留位-待被开发。这些位当前被接收器忽略，并应被发送器设置为0。请求报文体格式-此区被客户机用于随后在此连接上发送的显式报文申请一个特定的报文体格式。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务对此开放显式信息请求做出响应的服务器确定在此连接上所使用的实际报文体格式。报文体格式的值见表4-8。服务器可做下列工作之一： 拒绝请求并在开放显式

8、信息连接响应中回复一个适当的格式。 通过在开放显式信息连接响应中回送相同的数值来表明接受此请求。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务值含义0DeviceNet(8/8)，类ID=8位整数，实例 ID=8位整数 1DeviceNet(8/16)，类ID=8位整数，实例 ID=16位整数 2DeviceNet(16/16)，类ID=16位整数，实例 ID=16位整数 3DeviceNet(16/8)，类ID=16位整数，实例 ID=8位整数 4-F由DeviceNet保留 表4-8 报文体格式值 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务组选-此区指明一个报

9、文组，通过该报文组与此连接有关的报文是可被交换的。表4-9给出了所定义的组选值。 客户机选择一个报文组，通过该报文组来产生与此显式信息连接相关的发送。如果服务器不能满足这个请求，则它必须拒绝这个请求并且返回一个错误响应。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务值含义0报文组1 1报文组22保留3报文组34-F由DeviceNet保留 表4-9 组选值 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务源报文ID-根据组选区的数值使用此区，参阅表4-10。 服务过程： 服务器内的UCMM确认开放显式信息连接请求的论据。如果这些论据有效，UCMM就会引发连接类的创建服务

10、来获得一个连接对象实例。这个所获得的连接对象被自动设置为一个显式信息连接对象。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务如果服务器支持多种报文体格式，并且客户机请求了其中的一种格式，则服务器通过在开放显式响应报文中回送请求报文体格式 来对请求做出认可；若服务器不支持多种报文体格式，则服务器仅在开放显式信息响应内指定其默认格式。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务如果组选等于 那么源报文ID 0或3 指定为客户机从其组1或3报文ID中分配的报文ID。客户机将利用此报文ID与其自身的MAC ID（源MAC ID）共同产生一个连接ID，它在客户机随后通过此连

11、接发送的一个报文时被说明。1被忽略/被设置为0值。 表4 -10 开放显式信息连接请求中的源报文ID 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务2. 开放显式信息连接成功响应 此服务用于成功地响应一个开放显式信息连接请求报文。图4-27为开放显式信息连接响应格式。哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务图4 -27 开放显式信息连接响应格式 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务论据: Frag(0)/交易ID/MAC ID-见4.3.1.1小节。注意，目的MAC ID总是在与一个开放显式信息连接请求/响应有关的报文头中被说明。R/R位（1

12、）-表明这是一个响应报文。服务代码(4Bh)-标识此为一个开放显式信息连接服务。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务保留位-待被开发。这些位当前被接收器忽略，并应被发送器设置为0。实际报文体格式-此区被服务器用于确定与随后在此连接上发送的显式报文相关的报文体格式。目的报文ID-根据报文组使用此区，通过该报文组客户机申请的这个连接将发生。表4-11为开放显式信息连接响应中的目的报文ID。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务如果开放请求中的组选被设置为： 那么开放响应中的目的报文ID： 0或3 被忽略且应被设置为0值。 1被客户机用于和服务器的MAC

13、 ID（目的MAC ID）共同产生一个连接ID，它在通过此连接发送时说明。服务器从组2报文ID中分配此值。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务源报文ID-服务器分配的报文ID值。服务器从其组1，2或3报文ID中分配一个报文ID，此报文ID将被用于和其自身的MAC ID（源MAC ID）一起产生一个连接ID，它在服务器通过此连接发送一个报文时被说明。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务连接实例ID-当一个服务器成功地处理一个开放请求时，它会例示一个显式信息连接对象。此区存储分配给显式信息连接对象的实例ID值。服务器返回此值，此值可随后被客户机在欲关

14、闭此连接时使用。此连接实例ID区在开放显式信息连接响应中在16位整数区（UINT）内被说明。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务3. 关闭连接请求此服务用于终止一个终点内的连接（I/O或信息）。由UCMM进行的关闭报文的接收会导致连接类的删除服务的调用。一个关闭连接请求是作为一个未连接请求报文（报文组3，报文ID6）被发送的。 哈工大网络与电

15、气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务开放显式信息连接请求/响应服务只建立显式信息连接；然而，关闭服务可以终止任何类型。 关闭连接请求提供一种不必建立一个显式信息连接就可以删除一个连接的方法。通过一个显式信息连接来发送一个到连接类的DeviceNet公共删除服务与关闭服务所完成的功能是相同的。但是，删除服务仅可以作为一个基于连接的报文被发送。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务图4 -28 关闭连接请求格式 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务论据： Frag(0)/交易ID/MAC ID-见4.3.1.1小节。注意，目的MAC ID总是在与

16、一个关闭连接请求/响应有关的报文头中被说明。R/R位（0）-表明这是一个请求报文。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务服务代码(4Ch)-标识此为一个关闭连接服务。 连接实例ID-此区为说明该连接实例将被删除的一个区。因为关闭连接请求报文是作为一个未连接报文被发送的，发送者可能不知道与预期接收者有关的关于报文体格式的任何信息。结果，此报文内的用于连接实例ID的格式总是以16位整数表示。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务服务过程： 响应者核实指定的连接实例的存在性。如果该连接实例存在，并且它是可被删除的，则它会被删除。所有与该连接实例有关的资源均

17、会被释放。如果此请求被成功地接收，则一个关闭响应会被返回。如果此请求是不成功的，则会一个错误响应会被返回。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务4. 关闭响应 此服务用于成功地响应一个关闭请求报文。 图4.-29 关闭连接响应格式 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务5. 错误响应 这部分介绍与UCMM有关的用于相应的错误响应报文的错误状态和错误代码（包括通用错误代码和附加错误代码）信息的一个标准组。表4-12给出了UCMM错误状态/代码。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.4 UCMM服务表4 -12 UCMM错误状态/代码 哈工大网络与电

18、气智能化研究所 4.3.1.5 基于连接的显式信息 一个基于连接的显式报文是在显式信息连接上传送的报文。本小节定义基于连接的显式报文的格式。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.5 基于连接的显式信息论据： Frag(0)/交易ID/MAC ID-见4.3.1.1小节。 R/R位(0)-表明这是一个请求报文。 服务代码-定义被请求的服务。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.5 基于连接的显式信息类ID-定义此请求所指向的对象类。类ID根据开放显式信息连接响应中返回的实际报文体格式的值在一个8位或16位整数区中说明。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.5 基于连接的显式信息

19、实例ID-定义此请求所指向的对象类内的一个特定实例。实例ID根据开放显式信息连接响应中返回的实际报文体格式的值在一个8位或16位整数区中说明。DeviceNet保留数值0以表示请求指向类本身，这与类内部的一个特定实例是不同的。 服务数据-携带请求特有数据。类/对象特有服务必须给出此区格式的一个定义。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.5 基于连接的显式信息下图描述与一个非分段肯定/成功响应相关的报文体的格式。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.6 错误响应显式报文当试图服务于一个先前接收的显式请求报文时，若遇到一个错误，则要返回一个错误响应显式报文。此错误响应可作为一个基于连接

20、的或未连接响应报文来发送。 如果引起返回错误响应的请求是通过一个显式信息连接被接收的，那么错误响应即是通过那个相同的连接被返回的。如果引起返回错误响应的请求是一个未连接显式请求报文，那么错误响应即是作为一个未连接响应报文被返回的。图4-32描述一个错误响应显式报文的格式。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.1.6 错误响应显式报文图4 -32 错误响应报文 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.2 输入/输出信息除可用于传送一个长度超过8字节的I/O报文的分段协议外，DeviceNet没有确定一个I/O报文数据场中有关信息的任何协议。 哈工大网络与电气智能化研究所 DeviceNet有两种

21、基本类型的报文：显式报文和I/O报文。显式报文用于两个设备之间多用途的点对点的信息交换，一般用于节点配置、故障情况报告和故障诊断，是典型的请求响应通信方式。DeviceNet提供了一组公共服务显式报文，如读取属性、设置属性、打开连接、关闭连接、出错响应、起动、停止、复位等。显式报文通常使用优先级低的连接标识符，并且该报文的相关信息包含在报文数据帧的数据区中，如要执行的服务和相应的寻址信息。显式报文的格式繁杂，传送数据的效率低。I/O报文传送工业控制系统中最主要的信息，反映系统当前状态。I/O报文通常使用优先级高的连接标识符，通过一点或多点连接进行信息交换。I/O报文数据帧的数据区中一般不包含任

22、何与协议有关的信息，只有当长度超过8个字节的I/O报文经过分段后形成I/O报文片段时，数据区中才有1个字节由报文分段协议使用。 4.3.3 分段/重组分段/重组功能是由DeviceNet连接对象提供的，因此，本小节实际上是DeviceNet连接对象定义的一部分。对以分段方式发送和接收报文的支持是可选的。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3 分段/重组触发一个分段发送的逻辑对于显式信息连接和I/O连接是不同的：显式信息连接检验每个将要发送的报文的长度。如果报文长度超过8字节，则使用分段协议。 I/O连接检验连接对象的生产_连接_长度属性(produced_connection_size a

23、ttribute)。如果生产_连接_长度属性超过8，则使用分段协议。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3 分段/重组定义两种类型的分段： 应答：当对一个显式报文分段时执行。非应答：当对一个I/O报文分段时执行。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3.1 分段协议分段协议位于CAN数据场中的一个字节内，格式如下： 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3.1 分段协议分段协议内容： 段类型-指示这是第一次、中间的、还是最后的发送。定义以下值： 值 含 义 0第一段。段计数区必须包含值0或3F 1中间段 2最后段 3应答段 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3.1 分段协议段计数-标

24、记每一个分隔段以使接收器能够判断一个段是否已遗失。如果段类型为第一段，则此区具有特定的含义。对于一个序列中的每一个递次段，段计数要加1，并且当段计数达到64时（段计数=（段计数+1）mod64）要返回0。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3.1 分段协议I/O报文中的和显式报文中的分段协议的位置是不同的。对于I/O报文分段，分段协议信息位于字节偏移量0中，见下图。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3.1 分段协议对于显式报文，分段协议信息位于字节偏移量1中，见下图。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3.2 非应答分段一个I/O报文的分段是以非应答的方式执行的。非应答分段是由来

25、自发送模块的段的背对背发送组成的。接收模块以每一段为度返回无应答（恰恰是CAN提供的ACK）。连接仅仅调用作为发送报文所必需的链接生产者的发送服务，而不必等待来自接收模块的任何特殊的应答。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3.2 非应答分段当一个I/O连接的发送_报文服务被调用时，它检验它的连接_长度(Connection_size)属性以确定是否有一个分段报文序列将被发送，如果连接_长度属性大于8，则分段协议将被置于I/O报文内，而不管当前发送的I/O部分的长度。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3.3 应答分段一个显式报文的分段是以应答的方式来实现的。应答分段包括来自发送模块的

26、一个段的发送，后面是由接收模块给出的一个应答的发送。接收模块对每一个段的接收做出应答。这提供了一定程度的流控制。假设更大的信息体可通过显式信息连接来传送（如上载/下载功能），这样，一定程度的流控制就是必需的。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3.3 应答分段下图说明在每一个显式报文段被接收后由接收器发送的应答/响应报文的格式。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.3.3 应答分段论据： 段类型-通过在此区中设置值3而指示这是一个分段应答。 段计数-回送接收的最新的段计数值。应答（ACK）状态-指示是否有一个错误被分段报文的接收器遇到。定义以下值： 值含义0成功。没有错误被检出，分段发送

27、应继续。 1太多数据。接收器通过此连接可接收的最大数据量已超。 2-FF被DeviceNet保留以供将来使用。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.4 重复MAC ID检测协议每一个到DeviceNet上的物理连接必须被分配一个MAC ID。这种配置将包含人的参与，那么同一链接上的两个模块将被分配相同的MAC ID就是可能的。因为MAC ID与一个DeviceNet发送的确定的含义有关，所有DeviceNet模块均被要求参与一个重复MAC ID检测算法。本小节定义与重复MAC ID检验算法相关的协议。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.4 重复MAC ID检测协议一个特定的报文ID值被定

28、义在组2内以表示重复MAC ID检验报文。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.4 重复MAC ID检测协议图4 -39 重复MAC ID检验报文数据区格式 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.4 重复MAC ID检测协议论据： R/R位-请求/响应标志。此区的数值指示这是一个重复MAC ID检验请求还是一个响应报文。下表为定义的数值。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.4 重复MAC ID检测协议物理端口号-在内部分配给每一个到DeviceNet上的物理连接的一个标识值。提供到DeviceNet上的多个物理连接的产品（如多路连接器）必须分配给每个单独的连接一个唯一的范围在0-127（

29、10进制）内的值。提供一个单连接的产品（如一个单连接器）应该在此区内设置值0。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.4 重复MAC ID检测协议供货商ID-包含分配给发送此报文的设备供货商的标识代码的一个16位整数区（UINT）。 序列号-包含供货商分配给设备的序列号的一个32位整数区（UDINT）。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.4 重复MAC ID检测协议下面的例子以图解说明，分配的MAC ID为0A、供货商ID为5、序列号为01020304（16进制）的发送重复MAC ID检验请求报文的模块。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.3.4 重复MAC ID检测协议假定分配的MAC

30、ID为0A的设备在DeviceNet上已经存在。下面的例子以图解说明因收到上面所述的请求报文而将要发送的报文。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.4 DeviceNet通信对象类DeviceNet通信对象管理和提供运行时间内报文的交换。本节讲述与通信对象相关的服务、属性 和行为。 通信对象类通过下面描述来定义： 对象类属性对象类服务 对象实例属性对象实例服务 对象实例行为 哈工大网络与电气智能化研究所 4.4.1 链接生产者对象类定义链接生产者对象是负责数据低端发送的部件。 注意：不存在通过显式信息连接到链接生产者类的外部可视接口。下面各小节中阐释的所有服务/属性描述内部行为。 哈工大网络与电

31、气智能化研究所 804.4.1.1 链接生产者对象类属性不存在链接生产者类属性。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.4.1.2 链接生产者对象类服务链接生产者类支持的服务如下： 创建（Create） 用于在内部例示一个链接生产者对象 删除 ( Delete) 用于在内部删除一个链接生产者对象 哈工大网络与电气智能化研究所 4.4.1.3 链接生产者对象实例属性以下条目描述链接生产者实例属性。USINT状态( USINT state ) 链接生产者实例的当前状态。包含的可能状态如下： 状态名称 描 述 不存在 链接生产者尚未被例示 运行 链接生产者已被例示，且正等待被告知通过调用其发送服务进行发

32、送。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.4.1.3 链接生产者对象实例属性UINT连接_标识符( UINT connection_id ) 在链接生产者被触发进行发送时，此值被置入CAN标识符区内。使用此链接生产者的连接对象用其生产_连接_标识符（produced_connection_id）属性中的值在内部对该属性进行初始化。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.4.1.4 链接生产者对象实例服务下面列出一个链接生产者对象实例所支持的服务： 发送（Send） 用于在内部告知链接生产者将数据发送到DeviceNet上； 读取_属性（Get_Attribute） 用于在内部读取一个链接生产者对象属性； 设置_属性（Set_Attribute） 用于在内部修改一个链接生产者对象属性。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.4.1.5 链接生产者实例行为图4-40描述链接生产者实例的行为。 哈工大网络与电气智能化研究所 4.4.2 链接消费者对象类定义链接消费者对象是负责报文低端接收的部件。 注意：不存在通过显式信息连接到链接消