现场总线期末复习提纲

2. 位定时与同步相关知识： 正常位时间可分为同步段(SYNC－SEG)、传播段(PROP－SEG)、相位缓冲段 1(PHASE －SEG1)和相位缓冲段 2(PHASE－SEG2)。 同步段 用于同步总线上的各个节点，在此段内需要有一个跳变沿出现。 传播段 用于补偿网络内的传输延迟时间，它是信号在总线上传播时间、输入比较 器延迟和驱动器延迟之和的两倍。 相位缓冲段 1 和相位缓冲段 2 用于补偿沿的相位误差，通过重同步，这两个时间 段可被延长或缩短。 硬同步 硬同步后，内部位时间从 SYNC－SEG 重新开始。 重同步跳转宽度 由于重同步的结果，PHASE－SEG1 可被延长或 PHASE－SEG2 可 被缩短。这两个相位缓冲段的延长或缩短的总和上限由重同步跳转宽度给定 沿相位误差 沿相位误差由沿相对于 SYNC－SEG 的位置给定，以时间份额度量。 若沿处于 SYNC－SEG 之内，则 e＝0； 若沿处于采样点之前，则 e＞0； 若沿处于前一位的采样点之后，则 e＜0。 重同步 当引起重同步沿的相位误差小于或等于重同步跳转宽度编程值时，重同步 的作用与硬同步相同。（重同步发生于消息帧内，硬同步发生于总线空闲期） 同步机制：节点检测到“隐性位”（逻辑１）到“显性位”（逻辑０）的跳变沿时才会 产生，当跳变沿不位于位周期的同步段之内时将会产生相位误差。该相位误差就是 跳变沿与同步段结束位置之间的距离。 硬同步只在总线空闲时通过一个下降沿（帧起始）来完成。 重同步在消息帧的随后位中，每当有从“隐性位”到“显性位”的跳变，并且该跳变落 在了同步段之外，就会引起一次重同步。 跳变沿落在了同步段之后采样点之前，为正的相位误差，节点会增长自己的相位缓 冲段１（阴影部分）。增长的时间为相位差的绝对值，但是上限是重同步跳转宽度 ＳＪＷ。
3. 总线每个末端均接有以 RL（120Ω）表示的抑制反射的终端负载电阻。 4. CAN 通信控制器 82C200 ( SJA1000 )
1) 初始化程序： 配置控制寄存器：开放接受，出错，超载中断，并置复位模式。 配置接受代码寄存器 配置接受屏蔽寄存器 配置定时寄存器 0，设置 tscl，以及 SJW 配置定时寄存器 1，设置 tseg1，tseg2，正常位时间=1（同步段）
5. Lonworks 路由器：不受通信介质、通信距离、通信速率的限制。，路由器包括以下几 种：中继器、桥接器、路由器。
6. 网络管理： 网络安装：通过动态分配网络地址，并通过网络变量和显示报文来进行设备间的 通信。 网络维护：主要包括维护和修理两方面。维护主要是在系统正常运行的状况下， 增加删除设备以及改变网络变量显示报文的内部连接。网络修理是一个错误设备 的检测和替换的过程。 网络监控
8. 神经元芯片（核心重点）： 1. 主要包含 MC143150 和 MC143120 两大系列。区别为：MC143150 支持外部存 储器，自身不带 ROM，适合更为复杂的应用；而 MC143120 则不支持外部存储 器，它本身带有 ROM。 2. 拥有三个处理单元 MAC 处理器、网络处理器和应用处理器。： MAC 处理器完成介质访问控制，即 OSI 七层协议的 1 和 2 层。 网络处理器完成 OSI 的 3-6 层网络协议。 应用处理器完成用户的编程，其中包括用户程序对操作系统的服务调用。
跳变沿落在了采样点之后同步段之前，为负的相位误差，节点会缩短自己的相位缓 冲段２（阴影部分），下一个位时间立即开始。缩短的时间也为相位差的绝对值， 上限是重同步跳转宽度ＳＪＷ。
重同步跳转宽度ＳＪＷ并不是位周期里的一段，却是位定时计算时的一个重要的 指标，它定义了重同步时为补偿相位误差位时间中相位缓冲段１或者相位缓冲段 ２被增长或缩短的最大基本时间单元数（时间份额）。
4. 通信端口：支持多种通信介质。使用最为广泛的是双绞线，其次是电力线，其他 包括：无线、红外、光纤、同轴电缆等。接口模式是：单端 、差分和专用模式。
9. 路由器：
优点： a) 扩展通道的容量。桥接器来增加多通道以支持更多的节点；也可以使用中继器延
隐位。一个正确地接收到有效报文的接收器，在应答间隙，将此信息通过发送一个 显位报告给发送器。所有接收到匹配 CRC 序列的站，通过在应答间隙内把显位写 入发送器的隐位来报告，应答界定符是应答场的第二位，并且必须是隐位 帧结束：每个数据帧和远程帧均由 7 个隐位组成的标志序列界定。
数据帧与远程帧的区别：远程帧比数据帧少一个数据场，远程帧的 RTR 为 1 即隐位。 远程帧的 DLC 是独立的，对应于数据帧的 DLC 2) 报文的内容：
iii. LonWorks 收发器 iv. LonWorks 网络和节点开发工具 4. Lonworks 节点：
以神经元芯片为核心的控制节点，神经元芯片加上收发器便可构成一个典型 的现场控制节点。
采用 MIP 结构的基于主机的控制节点：采用 Host Base 结构是解决这一矛盾 的很好方法，将神经元芯片作为通信协处理器，用高级主机的资源来完成复 杂的测控功能。
CAN 总线部分
1. 标准报文构成及作用：头两个字节为信息部分，其前十一位为标识符，标识符中的前八 位用作接收判断，接收节点可依此判断是否接收这个报文。然后是一位 RTR 位（为 0 时 表示为数据帧，为 1 时表示为请求帧），最后是四位的 DLC（数据长度位，即所发数据 的实际长度，单位：字节），其余八个字节是数据部分，存有实际要发的数据。
1. 写命令寄存器 CMR 消除超载状态，并释放接受缓存器。 2. 调发远程帧子程序 发远程帧子程序： 1. 读取状态寄存器 SR，判断接受状态，等待接受完成。 2. 读取状态寄存器 SR，判断发送缓存器是否为空，空则重新检测 SR。 3. 配置报文的信息部分（11 位标识符+RTR+DLC） 4. 写命令寄存器 CMR（CMR.2 和 CMR.0 位置 1）申请发送以及释放接受
3. The Status object（状态帧）：
只可读，数据部分 4 个字节。 4. The Direct motion tasks（运动帧）：
只写，数据部分填满 8 个字节。
4) TTCAN： 定义： TTCAN 是时间触发现场总线。 主要特征：总线访问受控于称为“基本周期”的时间循环。 基本周期：基本周期被分割成确定数量的时间窗，类型包括：参考报文、独 占窗、仲裁窗和空闲窗。“独占”、“仲裁”、和“空闲”三种时间窗的个数以及 排放位置可以自由定义
Lonworks 部分
1. LonTalk 协议最大的特点是对 OSI 的七层协议的支持，是直接面向对象的网络协议。 具体实现就采用网络变量这一形式。
2. 神经元芯片是 LonWorks 技术的核心，它不仅是 LON 总线的通信处理器，同时也可 作为采集和控制的通用处理器。
3. LonWorks 技术包括以下几个组成部分： i. LonWorks 节点和路由器 ii. LonTalk 协议
+tseg1+tseg2 配置输出控制寄存器，一般为 0aah

2) 对 SJA1000 中断编程的设计思路： 程序入口： 读中断寄存器，判断中断寄存器的值，跳转至相应中断处理。 检查接受数据缓冲器中的 RTR 位是否为 1，是则转发送子程序。
子程序入口： 接受超载子程序：
具体剖析每种功能的报文作用： 1. The Fault object（故障帧）：
有 32 种故障，用 4 个字节表达，每存在一种故障则相应位置 1，写在报文的数据 部分（字节 3-7）。可能只能主站接受。
2. The Control object（控制帧）： 一个标志位判断是读/写（发送方），结果（回答方），有 128 种具体控制种类， 加上 4 个字节的具体信息，所以一共 5 个字节，写在报文的数据部分。
缓存器
发送子程序： 1. 读状态寄存器 SR（SR.4），判断接受状态，等待接受完成。 2. 读状态寄存器 SR，判断发送缓存器是否为空，是则重新等待检测 3. 配置报文信息 4. 写命令寄存器 CMR（CMR.2,CMR.0）申请发送并且清空接受缓存器。 5. 读状态寄存器 SR（SR.3），并等待检测是否发送完成
3. 输入／输出：神经元芯片和其他设备的互连是通过它的 11 个 I／O 口 IO0～ IO10。 引脚特点： IO4～IO7 可以通过编程设置成上拉；IO0～IO3 带有高电流 ( 20mA ) 接收；IO0～IO10 带有 TTL 标准的迟滞输入；IO0～IO7 带有低电 平检测锁存。 编程类型： 直接 I/O 对象。 并行 I/O 对象。 串行 I/O 对象。 定时/计数器输入对象。 定时/计数器输出对象。
接受子程序： 1. 读取接受缓存器 2. 写命令寄存器 CMR（CMR.2）释放接受缓存器。
5. CAN 报文的具体应用 1) 数据帧的结构： CAN 总线的帧：数据帧，请求帧，出错帧，超载帧。数据帧由 7 个不同的位场组成，即 帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC 场、应答场和帧结束。数据场长度可为 0。远 程帧则包括帧起始、仲裁场、控制场、数据场、CRC 场、应答场和帧结束。 帧起始由一个显位构成 仲裁场由标识符和远程发送请求位(RTR)组成。 控制场包括数据长度码和两个保留位，这两个保留位必须发送显性位，但接收器认 可显位与隐位的全部组合。数据长度码 DLC 指出数据场的字节数目。数据长度码
各种窗的功能： 1. 参考报文：由时间主控单元发送，用于控制基本周期的计时，并标志着 一个基本周期的开始。一个基本周期仅包含一个参考报文。 2. 独占窗：用于报文的发送，要求有足够长的时间来保证传送的完成。每 一个独占窗为一个特定的 CAN 报文而保留，此时其它报文不会竞争总
线。这是 TTCAN 最主要的特点，也是优点。在独占窗（排外窗）中， 如果一个报文发送失败，则不允许重新发送。 3. 仲裁窗：当总线空闲时，仲裁窗对所有报文都开放，并根据报文优先级 进行仲裁。 4. 空闲窗：是为了将来系统的扩展而保留的时间段。因此，将来可以向系 统加入更多的节点。 TTCAN 优点：时序准确、带宽利用率高、实时性好。提高其稳定性、实时性 和安全性，可以加入更多的节点。