第7章 数据链路层协议及编程方法
07 基金会现场总线
（2）FAS服务类型
3.现场总线报文规范 （FMS）子层 现场总线报文规范 (FMS)为用户应用服务，它 以标志的报文格式集，在现场总线上相互发送 报文。FMS描述通信服务、报文格式和用户应 用建立报文所必需的协议行为。
FMS所包含的服务
（1）虚拟现场设备(VFD)
（2）通信服务
（2） 链路活动调度器
链路活动调度器LAS拥有总线上所有设备的清
单，由它来掌管总线段上各设备对总线的操 作。任何时刻每个总线段上都只有一个LAS处 于工作状态，总线段上的设备只有得到链路 活动调度器LAS的许可，才能向总线上传输数 据。因此LAS是总线的通信活动中心。
基金会现场总线的通信活动被归纳为两类:受
7.4 FF通信栈
1. 数据链路层（DLL）
数据链路层 (DLL，Data Link Layer)位于
物理层与总线访问子层之间，为系统管理内
核和总线访问子层访问总线媒体提供服务。
总线通信中的链路活动调度、数据的接 收
与发送、活动状态的探测与响应、总线上各
设备间的链路时间同步都是通过数据链路层
3.通信实体 协议与网络管理代理共同组成。
组成:从物理层到用户层的所有各层，由各层
任务:生成报文与提供报文传送服务，是实现
现场总线信号数字通信的核心部分。
层协议:构成虚拟通信关系。
网络管理代理:借助各层及其层管理实体，支
持组态管理、运行管理、出错管理的功能。
4.系统管理内核 (SMK,System Management
③应用关系协议机制是FAS层的中心，它描
述了应用关系的创建和撤销，并与远程ARPM
之间交换协议数据单元FAS-PDU。
数据链路层协议
数据链路层协议数据链路层是OSI模型中的第二层，它负责为物理层提供可靠的数据传输服务，并为网络层提供无差错、有序的数据传输和网络拓扑结构控制等功能。
数据链路层协议作为数据链路层的软件实现，是计算机网络中的重要组成部分，本文将介绍数据链路层协议的相关知识。
一、数据链路层协议的概念数据链路层协议是指在数据链路层上实现的软件规范，它定义了数据在物理介质上的传输方式和控制信息的格式，以及数据帧的封装、解封装过程。
数据链路层协议可以分为两种类型，即同步型协议和异步型协议。
同步型协议使用时钟信号来同步数据的传输和接收，实现方式简单但传输效率较低；异步型协议则采用控制字符来实现数据的同步，传输效率较高，但实现复杂。
数据链路层协议的主要作用是将物理层提供的比特流按照一定的规则组织成数据帧，并加入必要的控制信息，确保数据的可靠传输。
同时，在数据链路层协议中还包括了数据链路层的上下文传递、错误检测和校正、流量控制等功能。
二、数据链路层协议的分类根据不同的标准和应用需求，数据链路层的协议可以分为多种类型。
常用的数据链路层协议有以下几种。
1. PPP协议PPP（Point-to-Point Protocol）是一种链路层协议，它是TCP/IP协议族中的标准协议。
PPP协议支持异步传输、同步传输和透明传输等不同传输方式，在一对一的点对点通信中使用广泛。
PPP协议具有较好的错误检测和纠正能力，同时还支持多种身份认证方式，如PAP、CHAP等。
2. HDLC协议HDLC（High-level Data Link Control）是一种同步传输协议，常用于传输广域网数据及电话系统中的ISDN通信。
HDLC协议可以支持点对点通信、多点通信和广播通信等多种通信方式。
它具有可靠的错误控制、流量控制和传输速率控制等功能，同时还可以实现数据的压缩和多链路传输。
3. SLIP协议SLIP（Serial Line Internet Protocol）是一种基于串口的异步传输协议，在TCP/IP网络中广泛应用。
DCS及现场总线技术 第7章
7.1 FROFIBUS总线
一、 FROFIBUS总线
PROFIBUS总线由三个兼容部分组成，即PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS和 PROFIBUS-PA，三个系列分别用于不同的场合，如图7-1所示: DIN 19245、EN 50170-2、IEC 61158
（2）PROFIBUS-PA设备行规： 行规保证不同厂商生产的设备具有相同的通信功能。
3. PROFIBUS-FMS
（1）PROFIBUS-FMS通信对象与对象字典 （2）PROFIBUS-FMS行规
五、PROFIBUS总线的应用设计
1.PROFIBUS控制系统的构成 1) 一类主站：PC、PLC或可做一类主站的控制器，由它们完成总线通信控制与管理 2) 二类主站：操作员工作站、编程器、操作员接口等，完成各站点的数据读写、系 统配置、故障诊断等。 3) 从站 可作为从站的设备
（1）RS 485传输技术的基本特征
•传输速率：9.6Kbit /s~12Mbit/ s。
•通信介质：屏蔽双绞电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件。
•网络拓扑：线性总线，两端配备有源的总线终端电阻。 •站点数：每分段32个站（不带中继器），可扩展到126个站（带中继器）。 •插头连接：9针D型插头。
（2）RS 485传输设备安装要点
图7-11 FF模型内部结构
2. 协议数据的构成与层次
用户应用
用户数据
FMS 总线报文规范 FMS协议控制 FAS 总线访问字层
用户数据编码 0至251 FMS协议数据 4至255 FAS协议数据 5至256 DLL协议数据 1 8至273 1 帧校验
4
FAS协议控制
DLL 数据链路层
第7章 嵌入式Linux网络应用开发(新)2
嵌入式系统及其应用
• UDP数据包头
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嵌入式系统及其应用
• 协议选择
协议的选择应该考虑到数据可靠性、应用的实时 性和网络的可靠性。
——对数据可靠性要求高的应用需选择TCP协议，而对数 据的可靠性要求不那么高的应用可选择UDP传送。 ——TCP协议中的3次握手、重传确认等手段可以保证数 据传输的可靠性，但使用TCP协议会有较大的时延，因此 不适合对实时性要求较高的应用；而UDP协议则有很好的 实时性。 ——网络状况不是很好的情况下需选用TCP协议（如在广 域网等情况)，网络状况很好的情况下选择UDP协议可以 减少网络负荷。 重庆大学电气工程学院
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嵌入式系统及其应用
• TCP/IP的可靠性特性
在TCP/IP网络中，IP采用无连接的数据报机制，对数据 进行“尽力而为”的传递机制，即只管将报文尽力传送到目 的主机，无论传输正确与否，不做验证，不发确认，也不保 证报文的顺序。TCP/IP的可靠性体现在传输层协议之一的 TCP协议。TCP协议提供面向连接的服务，因为传输层是端 到端的，所以TCP/IP的可靠性被称为端到端可靠性。 TCP/IP的特点就是将不同的底层物理网络、拓扑结构隐 藏起来，向用户和应用程序提供通用、统一的网络服务。 这样，从用户的角度看，整个TCP/IP互联网就是一个统一 的整体，它独立于具体的各种物理网络技术，能够向用户提 供一个通用的网络服务。 TCP/IP网络完全撇开了底层物理网络的特性，是一个高 度抽象的概念，正是由于这个原因，其为TCP/IP网络赋予 了巨大的灵活性和通用性。 重庆大学电气工程学院
重庆大学电气工程学院
嵌入式系统及其应用
• TCP/IP的协议参考模型和OSI协议参考模型的对 应关系如下图 ：
数据链路层的协议
数据链路层的协议概述数据链路层是OSI（开放系统互联）参考模型中的第二层，它负责将数据包转换为比特流，以便在物理介质中进行传输。
数据链路层的协议定义了在网络中如何构建和维护通信链路，确保数据的可靠传输和错误检测。
本文将介绍几种常见的数据链路层协议。
1. HDLC（高级数据链路控制）HDLC是一种广泛使用的数据链路层协议，它定义了数据的封装、传输和错误检测方法。
HDLC使用帧结构来封装数据，每个帧由起始标志、地址字段、控制字段、信息字段、帧检验序列和结束标志组成。
起始标志用于识别帧的开始，地址字段用于传输数据的目的地地址，控制字段用于管理数据传输的流程，信息字段包含实际的数据，帧检验序列用于错误检测，结束标志表示帧的结束。
2. PPP（点对点协议）PPP是一种用于点对点连接的数据链路层协议，它支持多种网络协议的传输，如IP、IPv6、IPX等。
PPP使用了一种简单的帧格式，每个帧由起始标志、地址字段、控制字段、协议字段、信息字段和帧检验序列组成。
PPP通过协商阶段来确定链路层的参数，如数据压缩、错误检测和认证方式等。
PPP具有较好的可靠性和灵活性，被广泛应用于拨号、广域网和虚拟专用网等网络环境中。
3. Ethernet（以太网）Ethernet是一种常见的局域网数据链路层协议，它使用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）机制实现共享介质的多点通信。
Ethernet帧由目的MAC地址、源MAC地址、类型字段、数据字段和帧检验序列组成。
目的MAC地址用于指示数据的接收方，源MAC地址用于指示数据的发送方，类型字段用于标识数据的协议类型，数据字段包含实际的数据，帧检验序列用于错误检测。
4. WLAN（无线局域网）WLAN是一种无线数据链路层协议，用于无线局域网中的数据传输。
WLAN 采用了类似于以太网的帧格式，但使用了不同的物理层技术，如峰值信噪比（PSK）、正交频分复用（OFDM）等。
WLAN可以通过无线访问点连接到有线网络，实现无线和有线网络的互联。
FF总线概述
(4) 现场总线通信控制器与智能仪表 或工业控制计算机之间的接口技术
(5) 系统集成技术
(6) 系统测试技术
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7
FF 通信模型
8
每个具有通信能力的现场总线物理设备都应具有通信模型。
基金会现场总线的核心部分之一是实现现场总线信号的数字通信。
功能块应用 与设备描述
总线报文子层 总线访问子层
本质安全
111
112
121
122
非本质安全
113
114
123
124
对总线供电类的设备其参数参照推荐标准
参数 推荐值
设备允许电 设备允许 设备输入电 设备残余容 设备残余感
压
电流
源
抗
抗
最小24V 最小250mA 1.2W
<5nF
<20uH
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20
21
FF压力、流量、 液位变送器
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基金会现场总线作为工厂的底层网络，相对一般广域
网、局域网而言，它是低速网段，其传输速率的典型
值为:
31.25kbps，1M bps 和 2.5M bps
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5
FF 现场总线的优点
6
减少接线与安装 易于集成 简化操作和维护
灵活的拓朴结构 实现与地点无关的控制 对等实体间高速通信 真正的可互操作性 完善的售后服务与技术支持
发布/预订接收型 缓冲、一对多、 受调度或非周期 刷新功能块的输 入输出数据 向PID控制功能块 和操作台发送测 量值
11
主要内容
4.1 概述 4.2 物理层 4.3 数据链路层 4.4 用户层及功能块 4.5 设备描述DD与DDL 4.6 通信控制器
网络技术习题第七章习题
第七章习题7.1 习题解析7.1.1数据链路层的基本概念例2 以下关于数据链路层与网络层关系的描述中，错误的是（ B ）。
A）数据链路层是OSI参考模型的第2层B）数据链路层使有差错的物理线路变为无差错的数据链路C）数据链路层必须实现链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能D）数据链路层向网络层屏蔽了帧结构的差异性7.1.2差错产生与差错控制方法例1 以下关于差错产生的原因和差错类型的描述中，错误的是（C: ）。
A）通信信道噪声是产生传输差错的主要原因B）通信信道的噪声分为两类：热噪声和冲击噪声C）冲击噪声会产生随机差错D）随机差错与突发差错共同构成了传输差错例2 以下关于误码率概念的描述中，错误的是（D: 不是异常是应该有的）。
A）误码率是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率B）它在数值上近似等于被传错的比特数与传输的二进制比特总数之比C）误码率是衡量数据传输系统异常工作状态下传输可靠性的参数D）只有被测量的传输二进制位数越大，才会越接近真正的误码率值例3 以下关于检错码概念的描述中，错误的是（D：不容易）。
A）自动检测出错误并进行纠正的方法称为差错控制方法B）为每个传输的分组加上一定的冗余信息，接收端可以发现传输差错，但不能纠正C）为每个传输的分组加上足够多的冗余信息，以便在接收端能发现并自动纠正差错D）纠错码方案工作原理简单，实现起来容易，得到了广泛的应用例4 以下关于循环冗余码特点的描述中，错误的是（B:有国际标准；相同为“0”；不同位“1”）。
A）CRC检错方法使用了双方预先约定的生成多项式G（x）B）生成多项式G（x）可以随机生成C）CRC校验码采用二进制的”异或”操作D）C RC校验码能够检查出来离散错与突发错例5如果发送数据比特序列为110011，生成多项式比特序列为11001.请回答以下问题：1）计算CRC校验序列。
2）给出发送方发送到接收方的比特序列。
答：7.1.3面向字符型数据链路层协议例1 以下关于面向字符型数据链路层协议特点的描述中，错误的是（D：属于停止等待协议）。
C++socket编程详解
第1章Visual C++网络编程概述Visual C++（后面简写为VC）网络编程是指用户使用MFC类库（微软基础类库）在VC编译器中编写程序，以实现网络应用。
用户通过VC编程实现的网络软件可以在网络中不同的计算机之间互传文件、图像等信息。
本章将向用户介绍基于Windows操作系统的网络编程基础知识，其开发环境是VC。
在VC 编译器中，使用Windows Socket进行网络程序开发是网络编程中非常重要的一部分。
1.1 网络基础知识如果用户要进行VC网络编程，则必须首先了解计算机网络通信的基本框架和工作原理。
在两台或多台计算机之间进行网络通信时，其通信的双方还必须遵循相同的通信原则和数据格式。
本节将向用户介绍OSI七层网络模型、TCP/IP协议以及C/S编程模型。
1.1.1 OSI七层网络模型OSI网络模型是一个开放式系统互联的参考模型。
通过这个参考模型，用户可以非常直观地了解网络通信的基本过程和原理。
OSI参考模型如图1.1所示。
图1.1 OSI七层网络模型用户从OSI网络模型可以很直观地看到，网络数据从发送方到达接收方的过程中，数据的流向以及经过的通信层和相应的通信协议。
事实上在网络通信的发送端，其通信数据每到一个通信层，都会被该层协议在数据中添加一个包头数据。
而在接收方恰好相反，数据通过每一层时都会被该层协议剥去相应的包头数据。
用户也可以这样理解，即网络模型中的各层都是对等通信。
在OSI 七层网络模型中，各个网络层都具有各自的功能，如表1.1所示。
表1.1 各网络层的功能注意：在表1.1中列出了OSI 七层网络模型中各层的基本功能概述。
用户根据这些基本的功能概述会对该网络模型有一个比较全面的认识。
1.1.2 TCP/IP 协议TCP/IP 协议实际上是一个协议簇，其包括了很多协议。
例如，FTP （文本传输协议）、SMTP （邮件传输协议）等应用层协议。
TCP/IP 协议的网络模型只有4层，包括数据链路层、网络层、数据传输层和应用层，如图1.2所示。
第七章OSI数据链路层
网络基础– 第七章
课程索引
• • • • • 7.1 数据链路层 – 访问介质 7.2 介质访问控制技术 7.3 介质访问控制编址和对数据成帧 7.4 汇总归纳 7.5 实验和练习
7.1数据链路层 – 访问介质
Link Layer: Introduction
Some terminology:
单程端到端 传播时延记为
t= B 检测到信道空闲 发送数据 t=/2 发生碰撞 t= B 检测到发生碰撞 停止发送
t = 2 A 检测到 发生碰撞
重要特性
• 使用 CSMA/CD 协议的以太网不能进行全双工通信而 只能进行双向交替通信（半双工通信）。 • 每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭 遇碰撞的可能性。 • 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远 小于以太网的最高数据率。
7.2.3 针对非共享介质的介质访问控制
• 在点对点连接中，数据链路层必须考虑通信为半双工 还是全双工。
7.2.3 针对非共享介质的介质访问控制
• 在点对点连接中，数据链路层必须考虑通信为半双工 还是全双工。
7.2.3 针对非共享介质的介质访问控制
• 在点对点连接中，数据链路层必须考虑通信为半双工 还是全双工。
link & physical layers
7.1.2 数据链路层– 控制通过本地介质的传输
• 第 2 层协议指定了将数据包封装成帧的过程。
7.1.3 数据链路层 – 创建帧
• 数据链路层帧格式:
7.1.3 数据链路层 – 创建帧
• 数据链路层是其上各层的软件进程与其下的物理层之 间的连接层。
7.2.4 逻辑拓扑和物理拓扑
• 物理拓扑是节点与它们之间的物理连接的布局。表示 如何使用介质来互连设备即为物理拓扑。
数据链路层协议的设计与实现
计算机通信网络实验数据链路层协议的设计与实现学院：班级：学号：：2012年11月11日一、实验目的计算机网络的数据链路层协议保证通信双方在有差错的通信线路上进行无差错的数据传输，是计算机网络各层协议信控制功能最典型的一种协议。
本实验实现一个数据链路层协议的数据传送部分，目的在于更好地理解基本数据链路层协议的基本工作原理，掌握计算机网络协议的基本实现技术。
二、实验容使用C 语言实现下面数据链路层协议：1.分析和实现一个理想的链路层协议2.对于前面实现的协议进行扩充，实现它的第一次改进，如何防止发方过快淹没收方。
3.对上一步再假设在不可靠的的链路上进行通信。
三、实验步骤1.熟悉数据链路层协议的功能；2.编写数据链路层协议的实现程序；3.调试并运行自己编写的协议实现程序；4.了解协议的工作轨迹，如出现异常情况，在实验报告中写出原因分析；5.保留你实现的数据链路层协议，以备教师检查。
四、实验过程1、程序功能及设计思路功能概述：用客户端/服务器模式代表A站、B站。
先由客户端输入服务器IP地址，发送SYN 同步帧，告诉服务器准备接受。
客户端输入数据后，会进行CRC编码，再发送数据帧；服务器收到后，先进行校验，数据正确则发送ACK帧，客户端则发送下一帧数据；否则服务器发送NAK帧，客户端重新发送该数据。
CRC校验：1)将收到的字符转为int型（32位），并将其二进制码左移16位，存于data；2)进行C(D)=Remainder[(S(D)∙D^L)/g(D) ]，即CRC校验，得到校验位。
3)将校验位加在信息元后，组成24位的码字，存于要发送的数据帧dframe。
停等式ARQ协议：Client:1)置SN=0；2)收到数据，将SN分配给该数据，如果没有收到，则等待；3)存于要发送的数据帧中，发送给server；4)如果从server收到确认帧，且RN>SN，则SN加1（模2），返回2；如果收到NAK或RN=SN，则返回3，重传数据。
三、数据链路层
三、数据链路层内容摘要：数据链路层协议有很多，但有三个基本问题是共同的：封装成帧、透明传输、差错检测数据链路层主要分两种：点对点信道：使⽤PPP协议⼴播信道：使⽤CSMA/CD协议使⽤⼴播信道的数据链路层——局域⽹使⽤⼴播信道的以太⽹——以太⽹在局域⽹⾥占有绝对优势，⼏乎成了局域⽹的同义词适配器、转发器、集线器、⽹桥、以太⽹交换机点对点和⼴播信道的结合——使⽤以太⽹进⾏宽带接⼊需要先知道的⼀些名词和概念：链路：两点之间的物理线路（可以是有线也可以是⽆线）数据链路：链路+协议⽹络适配器：通过其中的软件和硬件来实现数据链路上的协议。
⼀般的适配器都包括了物理层和数据链路层的功能路由器在转发分组时使⽤的协议栈只有下⾯三层。
（不⼀定，当路由器之间交换路由信息时，根据所使⽤的路由协议的不同，也可能需要使⽤运输层协议，见4.5节）数据链路层的三个基本问题封装成帧发送端对IP数据报添加⾸部和尾部，封装成帧⾸部+尾部的作⽤就是帧定界，指明从哪到哪是⼀个完整的帧。
接收端根据帧定界符丢弃不完整帧帧的构成：⾸部+尾部+IP数据报（帧的数据部分）各种数据链路层协议都对帧的⾸部和帧的尾部格式有明确的规定，还都规定了各⾃的最⼤传送单元 MTU（帧数据部分的最⼤长度）透明传输透明表⽰⼀个实际存在的事物看起来却好像不存在⼀样（例如玻璃）ASCLL码7位编码，⼀共128个不同的编码，可打印的95个，不可打印的33个SOH(00000001)和EOT(00000100)是帧的⾸尾定界符，都占有8bit，⽽ASCLL码7bit。
当帧是⽤⽂本⽂件（ASCLL码）组成的时候，不管从键盘上输⼊什么字符，都会通过这个数据链路层，仿佛是透明的⼀样。
但是图像⽂件等不保证不会出现SOH和EOT所以可能会出现阻碍（数据传输错误），解决办法是加转义字符ESC（00011011），这种⽅法称为“字节填充”或“字符填充”差错检测传输差错：①帧丢失②帧重复③帧失序⽐特差错：现实通信链路中，⽐特在传输时会出现，0变1，1变0。
07规约通讯协议
竭诚为您提供优质文档/双击可除07规约通讯协议篇一：dlt645-20xx通讯规约说明dl/t645-20xx通讯规约协议说明目录一、dl/t645-20xx通讯协议简介二、数据链路层格式说明三、数据标识说明四、（应用层）命令、返回格式说明五、命令字、特征字、错去信息字说明六、dttd三相多功能电表应用数据标识七、负荷记录传输格式八、通讯功能实现实例一、dl/t645-20xx通讯协议简介本标准是为统一和规范多功能电能表与数据终端设备进行数据交换时的物理连接和协议。
信息量的确定以dl/t614-20xx《多功能电能表》为依据。
本标准的实施将规范多功能电能表的通信接口，有利于计量产品质量的提高，对用电管理部门改革人工抄表，实现远方信息传输，提高用电管理水平起到推进作用。
该部分标识码适用于0.5s级三相多功能电表。
二、数据链路层格式说明本协议为主-从结构的半双工通信方式。
手持单元或其它数据终端为主站，多功能电能表为从站。
每个多功能电能表均有各自的地址编码。
通信链路的建立与解除均由主站发出的信息帧来控制。
每帧由帧起始符、从站地址域、控制码、数据域长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧结束符7个域组成。
每部分由若干字节组成。
1.1字节格式每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位(0)、一个偶校验位和一个停止位(1)，共11位。
其传输序列如图7。
d0是字节的最低有效位，d7是字节的最高有效位。
先传低位，后传高位。
起始位8位数据偶校验位停止位图1字节传输序列1.2帧格式图21.2.1帧起始符68h标识一帧信息的开始，其值为68h=01101000b。
1.2.2地址域a0～a5地址域由6个字节构成，每字节2位bcd码，地址长度可达12位十进制数。
每块表具有唯一的通信地址，且与物理层信道无关。
当使用的地址码长度不足6字节时，高位用“0”补足6字节。
通信地址999999999999h为广播地址，只针对特殊命令有效，如广播校时、广播冻结等。
《Linux系统编程》linux网络编程概述
7.1 网络概述
7.1.5 TCP与UDP
• 本节将简单阐述TCP(传输控制协议)和UDP（用户数据报协议）的区别，二者的工 作原理及编程实现在后续章节中将会详述。
• 1. 相同点 • 二者同为传输层协议。 • 2. 不同点 • TCP是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信（数据无误、数据无丢
• 1958年，美国总统艾森豪威尔向美国国会提出建立国防部高级研究计划署 (Defense Advanced Research Project Agency， DARPA)，简称ARPA。1968 年6月ARPA提出“资源共享计算机网络”（Resource Sharing Computer Networks），目的是让ARPA的所有计算机互联起来，这个网络叫作ARPAnet （阿帕网），是Internet的雏形。
• （2）IP层特性。IP层作为通信子网的最高层，提供无连接的数据包传输机制，但 IP协议并不能保证IP包传递的可靠性。TCP/IP设计原则之一是为包容各种物理网 络技术，包容性主要体现在IP层中。各种物理网络技术在帧或包格式、地址格式 等方面差别很大，TCP/IP的重要思想之一就是通过IP将各种底层网络技术统一起 来，达到屏蔽底层细节，提供统一虚拟网的目的。
• 本章将开始介绍有关网络编程的知识。通过学习本章内容，可为后续Linux网络编 程奠定基础。本章首先介绍计算机网络的模型，即网络协议分层，旨在帮助读者 对网络建立初步的、全面立体的认识；其次介绍与网络相关的一些基本概念，包 括协议、端口、地址等；最后介绍应用非常广泛的传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和用户数据协议（User Datagram Protocol,UDP)的 基本概念及其区别。
CAN-bus现场总线基础教程【第7章】CAN总线应用层协议(DeviceNet)-DeviceNet规范及简介(28)
文库资料 ©2017 Guangzhou ZHIYUAN Electronics Stock Co., Ltd.第7章 CAN 总线应用层协议——DeviceNet1.1 DeviceNet 规范DeviceNet 是全球使用最广泛的现场总线之一。
DeviceNet 是基于CAN 总线技术并符合全球工业标准的开放型通信网络。
虽然定位于工业控制的设备级网络，但是它采用了先进的通信概念和技术，仅通过一根电缆将工业设备接成网络。
网络中不仅有底端的工业设备，还有像变频器、HMI 这样复杂的设备，这样不仅降低了系统的复杂性，还减少了设备通信的电缆硬件接线，提高系统可靠性，降低安装、维护成本，是分布式控制系统的理想解决方案，因而在世界范围内获得了大力推广和广泛应用，并已成为国际标准、欧洲标准和我国的国家标准。
1.1.1 DeviceNet 规范简介DeviceNet 规范定义了一个网络通信标准，以便组成工业控制系统的各个设备之间可以进行数据通信。
DeviceNet 规范除了提供ISO 模型的应用层定义之外，还定义了部分物理层和数据链路层。
规范中不仅对DeviceNet 节点的物理连接也作了规定，连接器、电缆类型、长度以及与通信相关的指示器、开关、相关的室内铭牌都作了详细规定。
DeviceNet 是建立在CAN 协议基础之上，沿用了CAN 协议所规定的物理层和数据链路层，并补充了不同的报文格式、总线访问仲裁规则及故障检测和隔离方法。
DeviceNet 的功能和特点如表7.1所示。
表7.1 DeviceNet 特点DeviceNet 的应用层协议则采用的是通用工业协议（CIP ）。
CIP 是一个在高层面上严格面向对象的协议。
每个CIP 对象具有属性（数据），服务（命令），连接和行为（属性值与服务间的关系），其主要功能有两个：一是面向连接的通信；二是定义了标准的工业应用对象。
下文详细介绍通信部分。
CIP 通信最重要的特点是它用不同的方式传输不同类型的报文，根据报文质量要求将需要发送的报文分为：显式报文和隐式报文。
数据链路层协议
数据链路层协议数据链路层是OSI模型中的第二层，它负责在物理介质上传输数据帧，并提供错误检测和纠正的功能。
数据链路层协议是在数据链路层上运行的协议，它定义了数据的传输格式、帧的结构、帧的传输方式等规范。
常见的数据链路层协议有以太网协议、PPP协议、HDLC协议等。
以太网协议是一种最常见的数据链路层协议，它定义了数据帧的格式和传输方式。
以太网帧由目的地址、源地址、类型/长度字段、数据字段和校验字段组成。
以太网使用CSMA/CD（载波监听多路访问/碰撞检测）技术来解决多个设备同时发送数据时可能发生的碰撞问题。
以太网协议支持多种传输介质，包括双绞线、光纤和无线等。
PPP（点对点协议）是一种用于在两个节点之间建立连接的数据链路层协议。
PPP协议支持多种网络协议的封装，包括IP、IPX、AppleTalk等。
PPP协议的帧格式包括起始标志、地址字段、控制字段、协议字段、数据字段和校验字段。
PPP协议可以通过串行线路、ISDN、DSL等传输介质进行数据传输。
HDLC（高级数据链路控制）协议是一种数据链路层协议，它广泛应用于WAN（广域网）中。
HDLC协议定义了帧的格式、传输方式和错误检测机制。
HDLC帧由起始标志、地址字段、控制字段、信息字段、校验序列和结束序列组成。
HDLC协议支持全双工和半双工传输方式，可以在同步和异步传输介质上运行。
除了以上提到的协议，数据链路层还有许多其他协议，如CSMA/CA（载波监听多路访问/碰撞避免）、ATM（异步传输模式）、FDDI（光纤分布式数据接口）等。
这些协议在不同的网络环境中发挥着重要的作用，为数据的可靠传输提供了保障。
数据链路层协议在网络通信中起着至关重要的作用。
它们定义了数据帧的格式和传输方式，保证了数据在物理介质上的可靠传输。
在实际的网络环境中，不同的协议可以根据网络的需求和特点进行选择和应用。
在设计和部署网络时，需要充分考虑数据链路层协议的选择和配置，以确保网络的稳定和高效运行。
图解计算机网络协议
图解计算机网络协议写在前面文章已收录到：https:///sunshinelyz/technology-binghe/binghe001/technology-binghe网络七层架构(ISO/OSI协议参考模型)•物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。
它的主要作用是传输比特流（就是由 1、0 转化为电流强弱来进行传输,到达目的地后在转化为1、0，也就是我们常说的模数转换与数模转换）。
这一层的数据叫做比特。
•数据链路层：主要将从物理层接收的数据进行 MAC 地址（网卡的地址）的封装与解封装。
常把这一层的数据叫做帧。
在这一层工作的设备是交换机，数据通过交换机来传输。
•网络层：主要将从下层接收到的数据进行IP 地址（例192.168.0.1)的封装与解封装。
在这一层工作的设备是路由器，常把这一层的数据叫做数据包。
•传输层：定义了一些传输数据的协议和端口号（WWW 端口80 等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据），UDP（用户数据报协议，与TCP 特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如QQ 聊天数据就是通过这种方式传输的）。
主要是将从下层接收的数据进行分段进行传输，到达目的地址后在进行重组。
常常把这一层数据叫做段。
•会话层：通过传输层（端口号：传输端口与接收端口）建立数据传输的通路。
主要在你的系统之间发起会话或或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是 IP 也可以是 MAC 或者是主机名）•表示层：主要是进行对接收的数据进行解释、加密与解密、压缩与解压缩等（也就是把计算机能够识别的东西转换成人能够能识别的东西（如图片、声音等））•应用层：主要是一些终端的应用，比如说FTP（各种文件下载），WEB（IE浏览），QQ之类的（你就把它理解成我们在电脑屏幕上可以看到的东西．就是终端应用）。
数据链路层协议_数据链路协议是什么数据链路协议基本功能介绍图文
数据链路层协议_数据链路协议是什么数据链路协议基本功能介绍图文数据链路层协议是网络中的重要协议之一，它负责将物理层传输过来的比特流转化成可以传输的帧，并进行差错控制、流量控制和帧同步等操作，确保数据在物理层上的可靠传输。
数据链路协议的基本功能：1. 封装：将上层协议传送的数据封装成帧，以便在物理层上传输。
2. 字节计数：在帧头部添加字节计数字段，确保在传输过程中的数据完整性。
3. 转义：在数据中添加转义字符，以避免帧中的控制字符与数据冲突。
4. 检错：帧尾添加校验和字段，通过校验和验证数据的完整性，防止数据被破坏或丢失。
5. 确认和重传：使用确认和重传机制，检测和纠正帧中的错误，以确保数据的可靠传输。
6. 流量控制：根据接收方的能力，控制发送方的数据传输速率，以避免数据拥塞或丢失。
7. 帧同步：保证帧的同步，使接收方能够正确地从帧的首部和尾部分别确定帧的开始和结束。
数据链路协议是现代网络中的重要协议之一，经过不断的优化和改进，已经发展出了多种不同的数据链路协议，如以太网协议、PPP协议、SLIP协议等，每个协议都具有不同的特点和适用范围，同时也存在着各自的优缺点。
其中，以太网协议是最常用、应用最广泛的数据链路协议之一，主要用于局域网中数据的传输和通信。
以太网协议是一种共享媒体的数据链路协议，其主要特点是传输距离短而速度较快，适用于小区域内数据的传输和通信，其数据帧的最大传输距离为100米左右，一般应用于办公楼、学校、机房等小区域内数据通信。
此外，以太网协议还拥有较高的数据传输速度和较低的成本，使得它在现代网络通信中发挥着重要的作用。
总的来说，数据链路协议是现代网络通信中不可或缺的一部分，其功能的完善和优化能够提高网络通信的可靠性和效率，从而更好地满足各种应用和需求。
同时，随着网络技术和通信协议的不断更新，数据链路协议也将不断地发展和变化，为现代化的网络通信提供更加完善、高效的技术支持。
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传输数据
010110011001010
噪声
数据信号 与噪声信号 叠加后的波形
采样时间 接收数据 原始数据
时间 010110111001000 010110011001010
出错的位 (b)
7
7.2.3 误码率的定义
误码率是指二进制比特序列在数据 传输系统中被传错的概率；
在数值上近似等于：Pe = Ne/N； 其中：N为传输的二进制比特总数，
二是控制字符的编码不能在用户数据字段中出 现。
数据不能“透明”传输可以采用转义字符解决。
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面向字符型协议实例—BSC协议
BSC协议中使用的控制字符
控制字符
SOH（Start of Head） STX（Start of Text） ETX（End of Text） EOT（End of Transmission） ENQ（Enquiry） ACK（Acknowledge） NAK（Negative Acknowledge） DLE（Data link Escape） SYN（Synchronous） ETB（End of Transmission Block）
7.3.1 数据链路层协议的分类 面向字符型 面向比特型
7.3.2 面向字符型数据链路层协议 利用已定义好的一种标准字编码（如ACSII码）
的一个子集来执行通信控制功能； 典型的面向字符型数据链路层协议是二进制同
步通信（BSC）协议。
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面向字符型协议的两个明显的缺点：
一是使用不同字符集的计算机很难利用面向字 符型协议来通信；
将f(x)·xK+R(x)作为整体，从发送方通过通信信道传送 到接收方；
接收方对多项式f′(x)采用同样的运算， f ′(x)·xK/G(x)=Q(x)+ R′(x)/G(x)，求得余数多项式 R′(x)；
根据计算余数多项式R′(x)是否等于接收余数多项式 R(x)判断是否出现错误。
14
CRC检错方法的特点
计算机网络技术教程
—自顶向下的分析与设计方法
吴功宜 吴英
编著
1
第7章 数据链路层协议
及编程方法
2
主要内容
本章主要回答以下几个问题： ·数据链路层协议的主要功能是什么？ ·数据链路层协议分为哪几种类型？ ·数据链路层采取了哪些差错控制技术？ ·HDLC协议包括哪些基本内容？ ·PPP协议包括哪些基本内容？ ·Ethernet网MAC层协议包括哪些基本内容？
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7.2.4 检错码与纠错码
差错控制—在通信过程中能够自动检测出错误并 进行纠正的方法；
差错控制有两种基本的方案： 纠错码：为每个分组加上足够多的冗余信息，
接收方能发现并自动纠正传输差错； 检错码：为每个分组加上一定的冗余信息，接
收方能发现传输差错，但是自己不能 正，必须通过重发机制来解决。
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7.2.5 循环冗余编码工作原理
CRC检错方法的工作原理是：在发送方，将发 送数据作为一个多项式f(x)的系数，用双方预 先约定的生产多项式G(x)去除，求得一个余数 多项式。将余数多项式加到数据多项式后发送 到接收方。在接收方，用同样的生成多项式 G(x)去除接收数据多项式f’(x)，得到计算的余 数多项式。如果计算的余数多项式与接收的余 数多项式相同，表示传输无差错；否则，表示 传输有错，由发送方重发数据，直至正确为止。
CRC校验码的检错能力很强，它除了能检查出离散错，还 能检查出突发错；
CRC校验码具有以下检错能力： CRC校验码能检查出全部单个错； CRC校验码能检查出全部离散的二位错； CRC校验码能检查出全部奇数个错； CRC校验码能检查出全部长度小于或等于K位突发错； CRC校验码能以［1-(1/2)K-1］的概率检查出长度为K+1
Ne为被传错的比特数。
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理解误码率的定义应该注意的几个问题：
误码率是衡量数据传输系统正常工作状态下传 输可靠性的参数；
对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说 误码率越低就越好，要根据实际传输要求提出 误码率要求；
对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进 制位，需要折合成二进制位来计算；
差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据 传输系统时，只有被测量的传输二进制位数越 大，才会越接近真正的误码率值。
3
7.1 数据链路层的基本概念
7.1.1 物理线路与数据链路 物理线路与数据链路的关系
计算机 调制解调器
电话交换网
计算机 调制解调器
物理线路 数据链路
4
7.1.2 数据链路层的主要功能
链路管理 帧同步 流量控制
差错控制 透明传输 寻址
5
7.1.3 数据链路层向网络层提供的服务
设立数据链路层的主要目的是将存在数据传输 差错的物理线路变为对于网络层来说是无差错 的数据链路；
G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8 +x7+x5+x4+x2+x+1
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CRC校验的工作过程
发送方生成数据多项式f(x)·xK，其中K 为生成多项式 的最高幂N值减1；
将f(x)·xK除以生成多项式G（x），得 f(x)·xK/G(x)=Q(x)+R(x)/G(x)。其中，式中R(x)为余数 多项式；
位的突发错。
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7.2.6 差错控制机制
反馈重发（ARQ）纠错：收发双方在发现传输 错误时，采用反馈和重发的方法来纠正错误；
反馈重发纠错的实现机制：
发送方
接收方
信源
校验码 编码器
发送 装置
接收 装置
校验码 译码器
信宿
传
存储器
输
信
道 反馈信号
控制器
反馈信号 控制器
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7.3 面向字符型数据链路层协议
R'(x)
= Q(x)+
G(x)
G(x)
R'(x)= R(x) 接收正确 R'(x)≠ R(x) 接收错误
标准的CRC生成多项式：
CRC-12 G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1 CRC-16 G(x)=x16+x15+x2+1 CRC-CCITT
G(x)=x16+x12+x5+1 CRC-32
数据链路层提供：链路管理、帧传输、流量控 制、差错控制等功能； 数据链路层为网络层提供的服务表现在：
正确传输网络层的用户数据； 向网络层屏蔽物理层采用传输技术的差异性。
6
7.2 差错产生与差错控制方法
7.2.1 设计数据 链路层的原因
信源
通信信道
信宿
数据
噪声 (a)
数据+噪声
7.2.2 差错产生 的原因与类型
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7.2.5 循环冗余编码工作原理
发送方
接收方
计算机网络
发送数据 f(x) 生成多项式 G(x)
f(x) . xk
R(x)
=Q(x)+
G(x)
G(x)
实际发送:
f(x)
.
k
x+
R(x)
数据字段 校验字段
f(x) . xk + R(x)
发送
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发送数据 f '(x) 生成多项式 G(x)
f'(x) . xk