第8章工业以太网和PROFINET-2要点

8.1 以太网和IEEE802.3
● 工业以太网和 PROFINET
3.以太网的数据链路层
目标地址和源地址都是由6字节组成。目标地址的最高位表示该地址是 单播地址还是多播地址,如果为0,则表示该目的站点为单播地址;如果为1,则 表示多播地址,即目的站点为多个地址的一组站点;如果目的地址的内容全 为1,则表示该帧为广播帧,该帧发给网络上的所有站点。地址的次高位,表示 该地址是全局地址还是局部地址,该位为0时表示全局地址;为1时表示局部 地址。全局地址由IEEE分配,这样可以保证世界上没有任何两个节点地址 是相同的;局部地址可以由网络管理员自行分配,只要保证网络内部没有两 个节点地址是一样的就行了。
1990年发布的10BASE-T是以太网发展史上的一个里程碑，它在双 绞线上实现了10Mbit/s的数据传输。
1992年发布的10BASE-F系列以太网使用的传输介质是光纤。
1995年通过了快速以太网标准IEEE802.3u 。
1998年开始陆续发布了吉位（千兆位）以太网1000BASE系列，从 2002年开始陆续发布了万兆以太网10GBASE系列。
命名原则
信号速率（Mbit/s）带宽（基带或宽带）－长度（米）或电缆类型
8.1 以太网和IEEE802.3
● 工业以太网和 PROFINET
2. 以太网的物理层
基带传输 是指在一条线上只有一个信道，所有的数据传输只能使用 这个信道，基带采用MANCHESTER编码。
10BASE5是最早也是最经典的以太网标准
以同时传输和接收数据。
数据优先权（data prioritization）
数据区的长度为0~1500字节,但为了冲突检测的需要,如果数据区的长度小 于46字节,需要在后面加上一段填充段。数据域中真正的数据只有38~1492 字节,其余的字节分别是:IEEE802.2中规定的目的服务访问点和源服务访问 点各1字节，其值均为AAh;Ctrl字段的1字节,值为03h；Qrg coda字段的3字 节,其值均为OOh;另外的2字节紧贴在真正的数据段之前,用来表示数据域的 数据类型。
在帧的最后是循环冗余校验码,即4字节的CRC码。检验的范围从目的地址 域开始到数据域结束。在发送时,发送站点边发送边计算得到32位的CRC码, 并把它附在每一帧的后面。接收站点边接收边进行CRC校验,如果发现错误, 则丢弃该帧。
8.1 以太网和IEEE802.3
● 工业以太网和 PROFINET
4. 解决以太网竞争问题和提高服务质量的措施
CSMA/CD Ether的来历
1980年， DIX联盟第1个版本DIX1.0 1982年， DIX联盟第2个版本DIX2.0 IEEE802子委员会IEEE802.3的IEEE802.3规范 实际情况
8.1 以太网和IEEE802.3
● 工业以太网和 PROFINET
2. 以太网的物理层
本章内容
1. 概述 2. 以太网和IEEE802.3 3. 因特网与TCP/IP 4. 工业以太网 5. PROFINET
● 工业以太网和 PROFINET
● 工业以太网和 PROFINET
1. 概述
关于IEC61158标准缺陷问题的争论 为什么会想到以太网和TC/PIP？
应用广泛 廉价
对工业以太网的看法
● 工业以太网和 PROFINET
3.以太网的数据链路层
IEEE802.3的封装格式是在RFCl042中定义的,这里的RFC(Rwk.baidu.comquest For Comment)是指有关Internet的正式文档。以太网的MAC帧由7个 域组成:前导码、帧前定界码、目的地址、源地址、长度、数据域以 及循环冗余校验CRC。
目的 以太网技术用到工业自动化领域必须解决它固有的 拥塞、竞争等问题。
全双工以太网（full－duplex Ethernet）
专用以太网交换机使得全双工以太网成为可能。专用以太网交换 机的使用有效地消除了竞争。
连接到交换机的每一个节点都有它自己的专用网段。 UTP中的一对用于传输数据，一对用于监听冲突。全双工节点可
大多数的工业以太网技术都是基于快速以太网技术而开发的。控制 网络的应用领域一般都是百兆以太网。
8.1 以太网和IEEE802.3
● 工业以太网和 PROFINET
3. 以太网的数据链路层
以太网的数据链路层分为媒体访问控制（MAC）子层和 逻辑链路控制（LLC）子层。
MAC 其任务是解决网络上的所有的节点共享一个信道所 带来的信道争用问题；
8.1 以太网和IEEE802.3
● 工业以太网和 PROFINET
1. 以太网的产生
起源：上世纪60年代后期到70年代早期，夏威夷大学的 Norman Abramson开发出ALOHA网络
争用技术，无冲突处理措施
70年代中期，Xerox、Intel、Dec在PARC开发出一种基 于ALOHA的LAN网络
前导码用来表示数据流的开始,由7字节组成,每个字节都是二进制数 1和0的交替代码10101010。它用于通知接收端即将有数据帧到来,使 接收端能够利用Manchester编码的信号跳变来同步时钟。
接下来的是1字节的帧前定界码SFD(Start Frame Delimiter),它用 来指示数据帧的开始,该字节的编码形式为10101011。
接下来2字节的内容如果不大于1500,则表示的是它后面的数据区的长度, 这时候数据的类型域位于它的数据域前面;如果不小于1536,这时候PDU的 长度是固定的,用来表示类型,说明高层使用的协议,比如是IP协议还是IPX协 议。
8.1 以太网和IEEE802.3
● 工业以太网和 PROFINET
3.以太网的数据链路层
LLC 其任务是把要传输的数据成帧，并且解决差错控制 和流量控制的问题，从而在不可靠的物理链路上实现可靠 的数据传输。
介质访问方式是CSMA/CD
8.1 以太网和IEEE802.3
● 工业以太网和 PROFINET
3.以太网的数据链路层
下图所示为IEEE802.3以太网MAC的帧格式。
8.1 以太网和IEEE802.3