二总线

二总线是一种高可靠性、自动同步编码解码通信，可以将现场节点的多个模拟量转换成数字量并进行远距离串行传输。其特点如下:a.智能跟踪自动编码；b.远距离监测，监测距离2km；c.同时传输信号和功率，节点无需单独供电；d.回路节点数目可根据规模增减，最多64个。二总线非常适宜于井下配电馈线出口多及馈线线路逐渐增长的现状，可抵制井下各种干扰的影响。二总线进行通信，2条总线之间的电压为24V，发送端的二总线通信芯片将需要传输的数字量以电流形式串行输出到二总线上；接收端从总线获得功率的同时接收信号，实现了功率和信号公用总线的要求.常用的总线接口有QA840159等，提供单片机和总线的接口，通过握手电路和数据总线与CPU进行数据交换。总线接口从CPU中取得编码地址、控制码等信息后向总线回路发出标准串行码，包括地址段、地址校验段、控制段和模拟量返回段。地址段和地址校验段完全相同，以保证通信的可靠性。二总线通信编解码芯片位于分支出口处，可以自动同步编解码和片内A/D转换，它不需进行频率和同步调整，可对总保护的编码数据进行智能化分析并自动跟踪对位，片内高速A/D转换电路仅在地址符合时加电，大大降低了系统总电流，可很方便地实现模拟量采集.二总线系统结构简单，可靠性非常高，基于二总线的漏电保护系统，全面提高了矿用检漏装置的性能，缩短了总保护初跳闸时间，保证了井下的供电安全。CAN(ControllerAreaNet)控制器局域网是一种现场总线，主要用于各种过程检测及控制。CAN最初是由德国BOSCH公司为汽车监测和控制而设计的，目前CAN已逐步应用到其它工业控制中，现已成为ISO-11898国际标准。CAN总线有以下特点：1)CAN可以是对等结构，即多主机工作方式，网络上任意一个节点可以在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息，不分主从，通讯方式灵活。2)CAN网络上的节点可以分为不同的优先级，满足不同的实时需要。3)CAN采用非破坏性仲裁技术，当两个节点同时向网络上传送信息时，优先级低的节点自动停止发送，在网络负载很重的情况下不会出现网络瘫痪。4)CAN可以点对点、点对多点、点对网络的方式发送和接收数据，通讯距离最远10km(5kb/s)，节点数目可达110个。5)CAN采用的是短帧结构，每一帧的有效字节数为8个，具有CRC校验和其它检测措施，数据出错几率小。CAN节点在错误严重的情况下，具有自动关闭功能，不会影响总线上其它节点操作。6)通讯介质采用廉价的双绞线，无特殊要求，用户接口简单，容易构成用户系统。二总线是指符合EIA（电子工业协会）－RS－485协议的串行总线.RS－485是目前唯一能在双绞线对上实现通讯的协议因此被广泛地应用于计算机与单片机的分布式控制系统中CAN现场总线与RS-485总线(二总线)的主要区别是：CAN总线是以帧为单位进行数据通信的，且每帧均携带对应的ID标示符，而RS-485是以字节为单位进行数据通信，不带任何其它附属信息。如果不考虑帧中的ID标示符，那么这二种总线传输的信息就可以认为完全相同。CAN现场总线是RS-485总线(二总线)的替代者，并非是互相依存的关系。CAN总线是一种现场总线，优点大概有：稳定可靠，连线简单（就两根线），组网消费低，速度比串口快，能长距离传输等等，缺点就是速度比以太网网速慢（长距离传输更慢），网络中传输不能像网络的IP地址一样可以简单的随意点对点，组播和广播的发送（注意可以设置发送的帧ID和CAN设备的验收码来实现，有点儿麻烦和不够灵活），什么是以太网以太网是在20世纪70年代研制开发的一种基带局域网技术，使用同轴电缆作为网络媒体，采用载波多路访问和冲突检测（CSMA/CD）机制，数据传输速率达到10MBPS。但是如今以太网更多的被用来指各种采用CSMA/CD技术的局域网。以太网的帧格式与IP是一致的，特别适合于传输IP数据。以太网由于具有简单方便、价格低、速度高等。以太网最初是由XEROX公司研制而成的，并且在1980年由数据设备公司DEC(DIGIALEQUIPMENTCORPORATION)、INTEL公司和XEROX公司共同使之规范成形。后来它被作为802.3标准为电气与电子工程师协会（IEEE）所采纳。以太网的基本特征是采用一种称为载波监听多路访问/冲突检测CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection)的共享访问方案，即多个工作站都连接在一条总线上，所有的工作站都不断向总线上发出监听信号，但在同一时刻只能有一个工作站在总线上进行传输，而其它工作站必须等待其传输结束后再开始自己的传输。CSMA/CD工作原理CSMA/CD是带有冲突检测的CSMA，其基本思想是：当一个节点要发送数据时，首先监听信道；如果信道空闲就发送数据，并继续监听；如果在数据发送过程中监听到了冲突，则立刻停止数据发送，等待一段随机的时间后，重新开始尝试发送数据。这种网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连，它所采用的介质一般也是同轴电缆（包括粗缆和细缆），不过现在也有采用光缆作为总线型传输介质的，如后面我们将要讲的ATM网、CableModem所采用的网络等都属于总线型网络结构。这种结构具有以下几个方面的特点：（1）组网费用低：从示意图可以这样的结构根本不需要另外的互联设备，是直接通过一条总线进行连接，所以组网费用较低；（2）这种网络因为各节点是共用总线带宽的，所以在传输速度上会随着接入网络的用户的增多而下降；（3）网络用户扩展较灵活：需要扩展用户时只需要添加一个接线器即可，但所能连接的用户数量有限；（4）维护较容易：单个节点失效不影响整个网络的正常通信。但是如果总线一断，则整个网络或者相应主干网段就断了。（5）这种网络拓扑结构的缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权。以太网数据报文详解2009-12-1514:34常见以太网帧结构详解1以太网相关背景以太网这个术语通常是指由DEC，Intel和Xerox公司在1982年联合公布的一个标准，它是当今TCP/IP采用的主要的局域网技术，它采用一种称作CSMA/CD的媒体接入方法。几年后，IEEE802委员会公布了一个稍有不同的标准集，其中802.3针对整个CSMA/CD网络，802.4针对令牌总线网络，802.5针对令牌环网络；此三种帧的通用部分由802.2标准来定义，也就是我们熟悉的802网络共有的逻辑链路控制（LLC）。由于目前CSMA/CD的媒体接入方式占主流，因此本文仅对以太网和IEEE802.3的帧格式作详细的分析。在TCP/IP世界中，以太网IP数据报文的封装在RFC894中定义，IEEE802.3网络的IP数据报文封装在RFC1042中定义。标准规定：1）主机必须能发送和接收采用RFC894（以太网）封装格式的分组；2）主机应该能接收RFC1042（IEEE802.3）封装格式的分组；3）主机可以发送采用RFC1042（IEEE802.3）封装格式的分组。如果主机能同时发送两种类型的分组数据，那么发送的分组必须是可以设置的，而且默认条件下必须是RFC894（以太网）。最常使用的封装格式是RFC894定义的格式，俗称EthernetII或者EthernetDIX。下面，我们就以EthernetII称呼RFC894定义的以太帧，以IEEE802.3称呼RFC1042定义的以太帧。2帧格式EthernetII和IEEE802.3的帧格式分别如下。EthernetII帧格式：----------------------------------------------------------------------------------------------|前序|目的地址|源地址|类型|数据|FCS|----------------------------------------------------------------------------------------------|8byte|6byte|6byte|2byte|46~1500byte|4byte|IEEE802.3一般帧格式--------------------------------------------------------------------------------------------------------------|前序|帧起始定界符|目的地址|源地址|长度|数据|FCS|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|7byte|1byte|2/6byte|2/6byte|2byte|46~1500byte|4byte|EthernetII和IEEE802.3的帧格式比较类似，主要的不同点在于前者定义的2字节的类型，而后者定义的是2字节的长度；所幸的是，后者定义的有效长度值与前者定义的有效类型值无一相同，这样就容易区分两种帧格式了。一、前序字段前序字段由8个（EthernetII）或7个（IEEE802.3）字节的交替出现的1和0组成，设置该字段的目的是指示帧的开始并便于网络中的所有接收器均能与到达帧同步，另外，该字段本身（在EthernetII中）或与帧起始定界符一起（在IEEE802.3中）能保证各帧之间用于错误检测和恢复操作的时间间隔不小于9.6毫秒。二、帧起始定界符字段该字段仅在IEEE802.3标准中有效，它可以被看作前序字段的延续。实际上，该字段的组成方式继续使用前序字段中的格式，这个一个字节的字段的前6个比特位置由交替出现的1和0构成。该字段的最后两个比特位置是11，这两位中断了同步模式并提醒接收后面跟随的是帧数据。当控制器将接收帧送入其缓冲器时，前序字段和帧起始定界符字段均被去除。类似地当控制器发送帧时，它将这两个字段（如果传输的是IEEE802.3帧）或一个前序字段（如果传输的是真正的以太网帧）作为前缀加入帧中。三、目的地址字段目的地址字段确定帧的接收者。两个字节的源地址和目的地址可用于IEEE802.3网络，而6个字节的源地址和目的地址字段既可用于EthernetII网络又可用于IEEE802.3网络。用户可以选择两字节或六字节的目的地址字段，但对IEEE802.3设备来说，局域网中的所有工作站必须使用同样的地址结构。目前，几乎所有的802.3网络使用6字节寻址，帧结构中包含两字节字段选项主要是用于使用16比特地址字段的早期的局域网。四、源地址字段源地址字段标识发送帧的工作站。和目前地址字段类似，源地址字段的长度可以是两个或六个字节。只有IEEE802.3标准支持两字节源地址并要求使用的目的地址。EthernetII和IEEE802.3标准均支持六个字节的源地址字段。当使用六个字节的源地址字段时，前三个字节表示由IEEE分配给厂商的地址，将烧录在每一块网络接口卡的ROM中。而制造商通常为其每一网络接口卡分配后字节。五、类型字段两字节的类型字段仅用于EthernetII帧。该字段用于标识数据字段中包含的高层协议，也就是说，该字段告诉接收设备如何解释数据字段。在以太网中，多种协议可以在局域网中同时共存，例如：类型字段取值为十六进制0800的帧将被识别为IP协议帧，而类型字段取值为十六进制8137的帧将被识别为IPX和SPX传输协议帧。因此，在EthernetII的类型字段中设置相应的十六进制值提供了在局域网中支持多协议传输的机制。在IEEE802.3标准中类型字段被替换为长度字段，因而EthernetII帧和IEEE802.3帧之间不能兼容。六、长度字段用于IEEE802.3的两字节长度字段定义了数据字段包含的字节数。不论是在EthernetII还是IEEE802.3标准中，从前序到FCS字段的帧长度最小必须是64字节。最小帧长度保证有足够的传输时间用于以太网网络接口卡精