Логический уровень Modbus
 Скачать 69.57 Kb.
|
|
Modbus Modbus — открытый коммуникационный протокол, основанный на архитектуре ведущий — ведомый. Широко применяется в промышленности для организации связи между электронными устройствами. Может использоваться для передачи данных через последовательные интерфейсы RS и сети TCP/IP. Стандартные функции протокола Modbus: чтение данных, запись значений, чтение с записью, изменение регистров, очереди данных, доступ к файлам, диагностика. Логический уровень Modbus: TCP/IP: Modbus TCP - передача данных в IP пакетах. RS: Modbus RTU - двоичные данные в пакетах Modbus ASCII - ASCII данные в hex пакетах ADU - пакет Modbus со всеми его составляющими: основной частью (PDU), контрольной суммой, адресом и маркерами SPI SPI - последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса, предназначенный для обеспечения простого и недорогого высокоскоростного сопряжения микроконтроллеров и периферии. SPI является синхронным интерфейсом, в котором любая передача синхронизирована с общим тактовым сигналом, генерируемым процессором, который может выбирать ведомое периферийное устройство. Использует 4 цифровых сигнала: MOSI(Master Out Slave In) — выход ведущего, вход ведомого. Служит для передачи данных от ведущего устройства ведомому. MISO(Master In Slave Out) — вход ведущего, выход ведомого. Служит для передачи данных от ведомого устройства ведущему. SCK(Serial Clock) — последовательный тактовый сигнал. Служит для передачи тактового сигнала для ведомых устройств. SS(Slave Select) — выбор ведомого. CPOL - определитель полярности синхронизации. CPHA - определяет по какому фронту синхр. сигнала делать выборку данных. Возможны четыре режима синхронизации. Режим определяется комбинацией бит CPHA и CPOL: CPOL = 0 — исходное состояние сигнала синхронизации -- низкий уровень, коечное - высокий; CPOL = 1 — исходное состояние сигнала синхронизации -- высокий уровень, конечное - низкий; CPHA = 0 — выборка данных производится по переднему фронту сигнала синхронизации; CPHA = 1 — выборка данных производится по заднему фронту сигнала синхронизации; Для обозначения режимов работы интерфейса SPI принято следующее соглашение: режим 0 (CPOL = 0, CPHA = 0); режим 1 (CPOL = 0, CPHA = 1); режим 2 (CPOL = 1, CPHA = 0); режим 3 (CPOL = 1, CPHA = 1). UART Универсальный асинхронный приёмопередатчик (УАПП, UART) — узел вычислительных устройств, предназначенный для организации связи с другими цифровыми устройствами. Преобразует передаваемые данные в последовательный вид так, чтобы было возможно передать их по одной физической цифровой линии другому аналогичному устройству. Метод преобразования хорошо стандартизован и широко применяется в компьютерной технике. Представляет собой логическую схему, с одной стороны подключённую к шине вычислительного устройства, а с другой имеющую два или более выводов для внешнего соединения. Используется для передачи данных через последовательный порт компьютера. Передача данных в UART осуществляется по одному биту в равные промежутки времени. Этот временной промежуток определяется заданной скоростью UART. Пропускная способность меньше скорости соединения. Имеет встроенные проверки на чётность и нечётность. Логика UART обычно дуплексная. Скорость определяется бодами (бит в секунду), и ряд стандартных: 300, 600, 1200, 2400, 4800 и т. д. до 921600. Скорость в бодах обычно называют битрейтом. I2C Последовательная асимметричная шина для связи между интегральными схемами внутри электронных приборов. Использует две двунаправленные линии связи (SDA и SCL), применяется для соединения низкоскоростных периферийных компонентов с процессорами и микроконтроллерами. Есть ведущий и ведомые. Такты на SCL генерируют ведущего. Линией SDA могут управлять и ведущий, и ведомый. Использует две двунаправленные линии, управляемые через коллектор или сток - последовательные линии данных и тактирования. Адресация включает 7-мибитное адресное пространство и 16 зарезервированных адресов, то есть доступно до 112 адресов для подключения периферии на шину. Стандарт допускает приостановку тактирования для работы с более медленными устройствами. Процедура обмена начинается с того, что ведущий формирует состояние СТАРТ: при ВЫСОКОМ уровне на линии SCL он генерирует переход сигнала линии SDA из ВЫСОКОГО состояния в НИЗКОЕ. Этот переход воспринимается всеми устройствами, подключенными к шине, как признак начала процедуры обмена. Генерация синхросигнала — это всегда обязанность ведущего; каждый ведущий генерирует свой собственный сигнал синхронизации при пересылке данных по шине. Процедура обмена завершается тем, что ведущий формирует состояние СТОП — переход состояния линии SDA из НИЗКОГО состояния в ВЫСОКОЕ при ВЫСОКОМ состоянии линии SCL. Состояния СТАРТ и СТОП всегда вырабатываются ведущим. Считается, что шина занята после фиксации состояния СТАРТ. Шина считается освободившейся через некоторое время после фиксации состояния СТОП. Для синхронизации ведущий держит линию SCL в НИЗКОМ состоянии до готовности принять следующий бит. Адресация обычно происходит 7-мибитная, ибо 8-ой байт управляет направление передачи: 1 - M от S, 0 - S от M. OSI Посредством данной модели различные сетевые устройства могут взаимодействовать друг с другом. Модель определяет различные уровни взаимодействия систем. Каждый уровень выполняет определённые функции при таком взаимодействии. Протоколы связи позволяют структуре на одном хосте взаимодействовать с соответствующей структурой того же уровня на другом хосте. Обработка данных двумя взаимодействующими OSI-совместимыми устройствами происходит следующим образом: 1. Передаваемые данные составляются на самом верхнем уровне передающего устройства (уровень N) в протокольный блок данных (PDU). 2. PDU передается на уровень N-1, где он становится сервисным блоком данных (SDU). 3. На уровне N-1 SDU объединяется с верхним, нижним или обоими уровнями, создавая слой N-1 PDU. Затем он передается в слой N-2. 4. Процесс продолжается до достижения самого нижнего уровня, с которого данные передаются на принимающее устройство.  5. На приемном устройстве данные передаются от самого низкого уровня к самому высокому в виде серии SDU, последовательно удаляясь из верхнего или нижнего колонтитула каждого слоя до достижения самого верхнего уровня, где принимаются последние данные.На 1 уровне определены стандарты: тип передающей среды, тип модуляции сигнала и сигнальные уровни дискретных логических состояний. Любой протокол модели OSI должен взаимодействовать либо с протоколами своего уровня, либо с протоколами на единицу выше и/или ниже своего уровня. 7 уровень - обеспечение взаимодействия приложений с сетью -позволяет приложениям использовать сетевые службы -отвечает за передачу служебной информации; -предоставляет приложениям информацию об ошибках; -формирует запросы к уровню представления. Пример протоколов 7 уровня: http, modbus, RDP 2 уровень - обеспечение взаимодействия сетей на физическом уровне и контроль ошибок возможных. Полученные с физического уровня данные, представленные в битах, он упаковывает в кадры, проверяет их на целостность и, если нужно, исправляет ошибки (либо формирует повторный запрос повреждённого кадра) и отправляет на сетевой уровень. 1 уровень - нижний уровень модели, который определяет метод передачи данных, представленных в двоичном виде, от одного устройства к другому. Стек Стек - абстрактный тип данных, представляющий собой список элементов, организованных по принципу LIFO (last in — first out, «последним пришёл — первым вышел»). PROFINET Открытый промышленный стандарт для автоматизации. Разделяется на PROFINET CBA и PROFINET IO и имеет 3 протокола: TCP/IP для CBA, RT для CBA и IO, IRT для IO. Основная идея CBA в том, что вся система автоматизации может быть разделена на автономные операционные подсистемы. Структура и функции могут оказаться в идентичном или слегка измененном виде в нескольких системах. Каждый компонент обычно управляется изменяемым количеством входных сигналов. В рамках компонента программа управления выполняет требуемые функции и передает соответствующие выходные сигналы на другой контроллер. PROFINET IO реализовывает интерфейсы периферийных устройств. Он определяет связь с областью соединенную с периферийными устройствами. Основа этой системы заключается в каскадной идее в реальном времени. PROFINET IO определяет весь обмен данными между ведущими и ведомыми устройствами, а также параметры настройки и диагностики. PROFINET IO предназначена для быстрого обмена данными между областью Ethernet-устройств и поддержания модели поставщик - потребитель. |