專利名稱：：一種單總線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種在紡織、化工、食品、水處理等行業(yè)中普遍使用了大量的傳感器、執(zhí)行器和控制器來完成工業(yè)現(xiàn)場流程的監(jiān)控和自動化的網(wǎng)絡控制系統(tǒng)，具體涉及一種數(shù)字化通訊網(wǎng)絡協(xié)議。
背景技術：
：工業(yè)過程的現(xiàn)場監(jiān)控設備類型和數(shù)量很多，如一個5萬噸容量的糧情檢測系統(tǒng)包括多個傳感器、變送器、執(zhí)行器、控制器等不同設備，其中僅糧溫傳感器就需要4000只以上，而且分布在方圓2平方千米的監(jiān)控區(qū)域內?；诠I(yè)過程現(xiàn)場監(jiān)控的特點，如果采用傳統(tǒng)的模擬傳感器+主機+多路采集卡或下位機的方式，需要使用大量的電纜、端子、槽盒、橋架，現(xiàn)場布線將非常復雜，而且監(jiān)控系統(tǒng)的調整、運行、維護和檢修工作量很大，故障的定位和隔離也極為復雜，系統(tǒng)可靠性較差?，F(xiàn)場總線協(xié)議(如LonWorks、DeviceNet、Profibus)和網(wǎng)絡傳感器協(xié)議(如IEEE1451SmartSensor、Dallas1-wire)將網(wǎng)絡技術引入控制現(xiàn)場，使傳感器等設備通過串行總線或菊花鏈的方式與主機/上位機互聯(lián)，改模擬信號及控制指令為數(shù)字化傳輸，這大大簡化了現(xiàn)場布線，也使主機可以處理更復雜的控制任務。但是現(xiàn)有協(xié)議不完全適合過程監(jiān)控系統(tǒng)的最前端部件(如傳感器、執(zhí)行器和控制器等)，主要由于(1)出于成本考慮，節(jié)點計算和存儲資源較少，而現(xiàn)有通訊協(xié)議棧(如TCP/IP，DeviceNet等)都較復雜；(2)部分總線的鏈路層協(xié)議適合于網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通訊(如以太網(wǎng))，而傳感器網(wǎng)絡中單個節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)較少，傳輸內容也較為簡單；(3)傳感器網(wǎng)絡實時性要求高，對于某些異步事件，須實時反饋并處理。此外，現(xiàn)有大部分應用層協(xié)議分為兩類，一類是根據(jù)傳感器本身應用量身定制的，如Dallas溫度傳感器DS18B20(liire協(xié)議)，功能上不能擴展，但使用方便，無須修改傳感器內部軟(固)硬件設計；另一類為通用的，如基于LonWorks網(wǎng)絡的節(jié)點，協(xié)議只提供了節(jié)點間的通信機制，開發(fā)者還需要根據(jù)節(jié)點特性及應用背景進行二次開發(fā)。由于前種方式僅面向固定應用，可擴展性差，而后種方式則要求傳感器/執(zhí)行器的開發(fā)者掌握用戶的應用背景，適應性受限。因此，提供一種獨立于開發(fā)者和使用者，同時又具備擴展性的應用層協(xié)議很有必要?；跀U展性應用層協(xié)議研究，在傳感器的開發(fā)者和使用者之間建立一個透明的訪問接口，以加速網(wǎng)絡傳感器節(jié)點的開發(fā)，簡化傳感器與應用的集成和使用。
發(fā)明內容為了解決上述缺陷，本發(fā)明提出一個簡單有效的實時的單總線低成本通訊協(xié)議，采用差分驅動，支持可選的多速率傳輸和傳輸距離要求，通訊節(jié)點的地址可動態(tài)配置和熱插拔，支持多種通訊模式即主從、事件/動作。協(xié)議應盡可能的精簡，以適應傳感器/執(zhí)行器部件的要求，執(zhí)行器部件通常只具備有限的存儲單元、控制邏輯和處理能力，同時要有一定的容錯性，能做到故障器件的自動隔離。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術來解決上述問題-(1)在鏈路層引入幀類型，顯示區(qū)分事件、主從通訊、節(jié)點識別等消息，提高節(jié)點對異步事件的響應速度，使應用層中無須通過消息優(yōu)先級來區(qū)分實時和非實時事件。同時保留了主從通信方式，簡化從節(jié)點的實現(xiàn)。(2)在應用層中引入事件/動作模型，將節(jié)點抽象為多個通道組成的對象，每個通道上定義了一些事件源和動作。這些抽象使每個網(wǎng)絡節(jié)點成為類似于軟件模型中的組件，具備屬性、事件和方法，使用者無須了解其實現(xiàn)細節(jié)，而開發(fā)者也無須關心節(jié)點如何被調用。一種單總線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議，遵循IS0/0SI標準模型，并實現(xiàn)了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。物理層定義底層通訊介質和驅動方式，以及連接端子形式。本協(xié)議主要使用雙絞線為通訊介質，采用差分驅動的半雙工通訊。各節(jié)點總線控制器通過監(jiān)聽線路狀態(tài)來實現(xiàn)有效的通訊。此外對于節(jié)點供電的方式進行定義。物理層的定義并不排除采用其他的通訊介質，如采用RF、電力線調制等方式。數(shù)據(jù)鏈路層定義節(jié)點的地址空間大小及編址方法，最大的傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，數(shù)據(jù)幀的組成方式，校驗方式，仲裁方式等。數(shù)據(jù)鏈路層主要有以下特點*支持主從、事件/動作兩種通訊模式。在主從模式下，主節(jié)點可以與單個、多個或者所有從節(jié)點之間進行通訊。在事件/動作模式下，主節(jié)點向從節(jié)點預定一些事件，當這些事件發(fā)生時，從節(jié)點會主動發(fā)送事件幀，這樣就會觸發(fā)與該事件相關的所有節(jié)點作出相應的處理或動作。*支持基于位的非破壞性逐位仲裁方式。規(guī)定總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)只有兩種狀態(tài)T(隱性)和'0'(顯性)，采用線與方式，即多個節(jié)點同時向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上最終邏輯信號為所有信號的與。該方式確保了在碰撞中仍有一個數(shù)據(jù)位可以發(fā)送成功，所以不會損失數(shù)據(jù)或浪費帶寬，可以獲得一個最大的信息傳送率。采用CRC校驗和輔助信息校驗相結合的多層校驗。CRC校驗中發(fā)送節(jié)點與接收節(jié)點采用相同的校驗多項式，接收節(jié)點計算CRC的方法與發(fā)送節(jié)點相同。接收節(jié)點接收到發(fā)送節(jié)點發(fā)送來的CRC序列后，對其進行運算，如果運算結果一致，即代表CRC校驗通過。輔助信息校驗包括填充錯誤，即在使用位填充法迸行編碼的信息中，出現(xiàn)了第6個連續(xù)相同的位電平；形式錯誤，即一個固定形式的位場含有l(wèi)個或多個非法位。如果接收節(jié)點未發(fā)現(xiàn)CRC錯誤、填充錯誤、形式錯誤，就代表該幀已被正確接收，于是接收節(jié)點就會在確認間隙期間用一"顯性"的位寫入發(fā)送節(jié)點的"隱性"位來作出確認；否則不會做出確認。*引入確認與應答機制。確認機制的作用是當發(fā)送節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)經(jīng)接收節(jié)點的CRC校驗以及輔助信息校驗后發(fā)現(xiàn)沒有錯誤時，接收節(jié)點就會在確認間隙用以一"顯性"的位寫入發(fā)送節(jié)點的"隱性"位來作出確認，代表該幀數(shù)據(jù)發(fā)送成功。應答機制主要與控制域的應答位A位對應，當A位是"顯性"時，代表該幀需要應答。如果接收節(jié)點同意對該幀做出回應，就會在應答間隙用一"顯性"的位寫入發(fā)送節(jié)點的"隱性"位來作出應答。針對現(xiàn)場傳感器的特點，應用層實現(xiàn)了對傳感器節(jié)點的四類操作，便于實時地獲取現(xiàn)場采集地數(shù)據(jù)并作出快速處理，并可以根據(jù)不同傳感器的工作特點，實現(xiàn)對傳感器工作方式的定制和數(shù)據(jù)收集方式的定制，極大地提高了協(xié)議的應用通用性。同時，應用層的數(shù)據(jù)結構簡單，又能滿足各種傳感器的使用要求，廠家能對照協(xié)議方便地開發(fā)出應用節(jié)點，增強了協(xié)議的應用適用性。根據(jù)應用層協(xié)議，可以在一個傳感器節(jié)點上實現(xiàn)多個傳感器的集成，最多可達63個數(shù)字量傳感器或504個開關量傳感器，節(jié)約傳感器廠家的開發(fā)成本，提高協(xié)議的經(jīng)濟適用性。應用層主要有以下特點*支持主一從和中斷的數(shù)據(jù)訪問方式，增加組網(wǎng)的靈活性。*節(jié)點事件和動作可以配置，從而減輕了主機的負擔，提高網(wǎng)絡的響應速度。*精簡的數(shù)據(jù)結構，支持數(shù)據(jù)的實時性采集和快速處理。支持節(jié)點的通道操作，利于集成、降低產品的生產成本。*支持自定義參數(shù)的設置，滿足不同開發(fā)商的需求。發(fā)明效果和優(yōu)點1、支持主從、事件/動作兩種通訊模式，增加組網(wǎng)的靈活性。2、支持基于位的非破壞性逐位仲裁方式。當兩個或多個節(jié)點同時想要訪問網(wǎng)絡時，不會要求優(yōu)先權高的節(jié)點重發(fā)數(shù)據(jù)，從而不會損失數(shù)據(jù)或浪費帶寬。3、總線控制器具備容錯功能，即能將總線從錯誤狀態(tài)中復位，并能發(fā)現(xiàn)和隔離故障節(jié)點；節(jié)點提供一定的節(jié)點狀態(tài)查詢，在此基礎上主機實現(xiàn)簡單的故障診斷和錯誤處理機制；4、實時性要求。對于一些重要的報警信號，能在一定的時限內傳遞到主節(jié)點。采取事件/動作的通訊模式，避免了有些傳感器網(wǎng)絡只支持主從通訊，異常事件必須由主節(jié)點檢測才能發(fā)現(xiàn)的問題，在節(jié)點數(shù)目較多、通訊負荷較大情況下，也可以滿足實時性的要求。5、支持節(jié)點事件和動作的配置以及節(jié)點的通道操作，減輕了主機的負擔，同時利于節(jié)點的集成、降低產品的生產成本。圖1傳感器網(wǎng)絡結構。具體實施例方式本發(fā)明相對物理媒介獨立，接口設計能夠接收網(wǎng)絡通訊線路上的變化，但并未定義物理媒介。協(xié)議規(guī)定了通過識別幀實現(xiàn)從節(jié)點即插即用特性的過程。當從節(jié)點首次接入總線或者在接收到主節(jié)點復位幀后，從節(jié)點置為復位狀態(tài)。處于復位狀態(tài)的從節(jié)點在總線空閑時發(fā)送識別幀，待主節(jié)點確認后，從節(jié)點進入運行狀態(tài)。只有處于運行狀態(tài)的從節(jié)點，才能正常接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。主節(jié)點可維護一個從節(jié)點表，該表記錄各節(jié)點的屬性和配置信息。當主節(jié)點發(fā)現(xiàn)一個新的從節(jié)點，則將該節(jié)點加入表中，隨后查詢并記錄新加入節(jié)點的有關屬性，如節(jié)點類型、名稱、通道，并將有關配置信息寫入該節(jié)點，這些配置信息來自上層的組態(tài)軟件。配置后的從節(jié)點需要(1)接收事件幀并觸發(fā)相應動作；(2)根據(jù)內部狀態(tài)發(fā)送事件幀，如溫度到達上限；(3)接收主機的請求并應答。主節(jié)點可定期檢查從節(jié)點的存在，確認從節(jié)點是否失效。當從節(jié)點失效后，主節(jié)點應更新內部節(jié)點及其狀態(tài)表。如圖1所示，傳感器網(wǎng)絡總線，采取單總線的方式，1是網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ溃?、3:主節(jié)點，只有一個處于活躍狀態(tài)，另一個處于備用狀態(tài)。4:從節(jié)點監(jiān)控現(xiàn)場狀況，按照主節(jié)點的要求，發(fā)送相應的數(shù)據(jù)。IS0/0SI標準定義的開放系統(tǒng)互連網(wǎng)絡模型有七層，本發(fā)明遵循該標準，并實現(xiàn)了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層。數(shù)據(jù)鏈路層的主要作用是對物理層傳輸原始比特流的功能的加強，將物理層提供的可能出錯的物理連接改造成為邏輯上無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。因此它需要提供的功能包括鏈路連接的建立、拆除和分離；幀定界和幀同步；順序控制；差錯檢測和恢復等。本協(xié)議使用固定的數(shù)據(jù)幀格式，幀結構如表l所示<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>每一幀包括幀起始(S0F)、仲裁域(ABT)、控制域(CTL)、長度域(LEN)、數(shù)據(jù)域(DATA)、校驗域(CRC)、確認域(CFM)、應答域(ACK)、幀結束(EOF)九個部分，仲裁域包括幀類型(TYP)、地址域(ADD)。當總線空閑時，任何節(jié)點都可以發(fā)送數(shù)據(jù)。如果有多個節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)時就通過仲裁域進行仲裁。幀起始(S0F)幀起始占一位，當主機需要傳輸或接收數(shù)據(jù)時，首先必須等待總線空閑。當總線空閑時就可以開始發(fā)送一個'0'表示隨后開始發(fā)送或接收幀。仲裁域(ABT)仲裁域包括幀類型和地址兩部分，它的功能就是當有多個節(jié)點同時競爭總線時，通過一定仲裁機制來確定哪個節(jié)點獲得總線使用權。仲裁期間，每一個發(fā)送節(jié)點都對發(fā)送位的電平與被監(jiān)控的總線電平進行比較。如果電平相同，則這節(jié)點可以繼續(xù)發(fā)送。如果發(fā)送的是一"隱性"電平而監(jiān)控視到一"顯性"電平，那么該節(jié)點就失去了仲裁，必須退出發(fā)送狀態(tài)。幀類型(TYP)包括復位幀、識別幀、連續(xù)幀、事件幀、普通幀以及三個擴展幀。復位幀的功能是主機通過發(fā)送復位幀，使所有主從節(jié)點恢復到初始狀態(tài)。當主機和從節(jié)點在上電時自動進入初始狀態(tài)。識別幀的功能是當節(jié)點處于初始狀態(tài)時，即剛接入網(wǎng)絡或主機復位，必須要與主機通信，完成識別，轉入工作狀態(tài)后才能進行正常的數(shù)據(jù)傳送。連續(xù)幀的功能是表明該幀是前面幀的繼續(xù)，其內容取決于前導幀。一個幀后面可以有0個至8個連續(xù)幀。事件幀的功能是當從節(jié)點有預先定義的事件發(fā)生時，可以利用事件幀來獲得總線傳輸數(shù)據(jù)。普通幀的功能是主機通過輪詢方式與單個從節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)。擴展幀為保留幀。在不同類型幀中，地址域(ADD)有不同的含義。地址類型有三種，主機地址、節(jié)點地址、事件。這三種地址空間都是獨立的。主機地址是主機在復位時所提供的，主要用于在同一網(wǎng)絡上有多個主機時進行仲裁，選擇一個活躍的主機。對于節(jié)點，可以忽略主機地址。節(jié)點地址是在主從通信中主機用于選擇要通信的節(jié)點。節(jié)點地址包括廣播地址和組播地址。節(jié)點地址是無結構的，應用需要保證在同一網(wǎng)絡上節(jié)點地址不重復。事件號是一類特殊的地址空間，節(jié)點用事件來向主機或其他節(jié)點報告一些特殊事件，如溫度到達設定值，或某個光電開關打開。*控制域(CTL)控制域占四位，其中M位用于標識該幀是否有連續(xù)幀，如果是則該位為"顯性"，否則該位為"隱性"；A位用于標識該幀是否需要應答，如果是則該位為"顯性"，否則該位為"隱性"；R位用于標識該幀是否為重發(fā)幀，如果是則該位為"顯性"，否則該位為"隱性"；控制域的U位為保留位。*長度域(LEN)長度域指示了數(shù)據(jù)域里的字節(jié)數(shù)目。數(shù)據(jù)幀長度允許的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù){0，1，7，……，15}。其他數(shù)值不允許使用。數(shù)據(jù)長度代碼，如表2所示。<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>*數(shù)據(jù)域(DATA)數(shù)據(jù)場由數(shù)據(jù)幀中的發(fā)送數(shù)據(jù)組成。它可以為015個字節(jié)，每字節(jié)包含了8個位，首先發(fā)送MSB。*校驗域(CRC)校驗域有循環(huán)冗余序列(CRCSequence)和CRC界定符(CRCdelimiter)組成。為進行CRC計算，被除的多項式系數(shù)由無填充位流給定，組成這些位流的成分是幀起始、仲裁域、控制域、長度域、數(shù)據(jù)域(假如有)，而15個最低位的系數(shù)是0。將此多項式被下面的多項式發(fā)生器除(其系數(shù)以2為模)X15+X14+X10+X8+X7+X4+X3+l這個多項式除法的余數(shù)就是發(fā)送到總線上的CRC序列(CRCSequence)。CRC序列之后是CRC界定符，它包含一個單獨的"隱性"位。*確認域(CFM)確認域長度為2個位，包含確認間隙(ConfirmSlot)和確認界定符(ConfirmDelimiter)。在確認間隙，發(fā)送器發(fā)送一個"隱性"位，當接收器正確地接收到有效的報文，接收器就會在確認間隙(ConfirmSLOT)期間用一"顯性"的位寫入發(fā)送器的"隱性"位來作出確認。確認界定符是確認答域的第二個位，并且是一個必須為"隱性"的位。*應答域(ACK)應答域長度為2個位，包含應答間隙(ACKSlot)和應答界定符(ACKDelimite:r)。在應答間隙，發(fā)送器發(fā)送一個"隱性"位。當控制域的A域為"顯性"時，表示該幀需要應答，如果該幀經(jīng)接收器確認可以應答，則接收器就會在應答間隙(ACKSLOT)期間用一"顯性"的位寫入發(fā)送器的"隱性"位來作出應答。應答界定符是應答域的第二個位，并且是一個必須為"隱性"的位。*幀結束(E0F)用1個"隱性"位來表示一幀的結束。本發(fā)明允許遵循規(guī)范的各個應用層之間能夠進行互相操作。為了實現(xiàn)互相操作，各個應用層相應的應用程序必須以用一協(xié)議棧運行，每一個協(xié)議棧都符合本發(fā)明規(guī)范。但并不是所有應用程序都必須全部符合本發(fā)明規(guī)范，而是應用程序只利用協(xié)議棧中的某些部分，并且協(xié)議棧中的某些附加垂直協(xié)議子集恰恰是用于支持主要應用的服務。網(wǎng)絡中的通信根據(jù)主體不同可分為兩類，一類是由主機發(fā)起的，如復位幀、普通幀等；一類是由從機發(fā)起的，發(fā)事件幀，連續(xù)幀等。由主機發(fā)起的對從機的操作都以普通幀的方式發(fā)送數(shù)據(jù)，從節(jié)點對主機的響應則以連續(xù)幀的方式返回數(shù)據(jù)。從節(jié)點還可以中斷方式向總線發(fā)出事件幀，主機及其它結節(jié)偵聽到總線的事件幀后作出相應的處理或動作。通信過程中應用層的數(shù)據(jù)打包在鏈路層的數(shù)據(jù)域里進行傳送。數(shù)據(jù)發(fā)送時，高位先發(fā)送。應用層數(shù)據(jù)中用到的一些符號含義如表3<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>根據(jù)操作目標的不同，可分為對節(jié)點的操作和對通道的操作。通道0為每個節(jié)點默認的全局通道，即對通道0的操作即為對節(jié)點的操作。因通道o為邏輯通道，其余通道為物理通道，所以對通道o的操作與對其它通道的操作略有不同?，F(xiàn)以指令的方式對不同的命令進行區(qū)分?；顒又鳈C與從節(jié)點之間主要以主一從方式進行通信。主機通過4種操作對從節(jié)點進行配置和數(shù)據(jù)的輸入輸出。操作類型代碼見表4。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>*READ:主機通過READ操作獲取從節(jié)點采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)。*WRITE:主機通過WRITE操作向從節(jié)點輸出數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對從節(jié)點的驅動。*GET:主機通過GET操作獲取從節(jié)點的屬性配置與狀態(tài)信息。*SET:主機可用SET操作對從節(jié)點進行屬性、事件與動作等的設置，使從節(jié)點能夠按照預定的方式運行?；顒又鳈C對從節(jié)點操作的通用命令數(shù)據(jù)結構如表5。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>說明-1.訪問通道O等同于對節(jié)點進行操作。2.為與鏈路層數(shù)據(jù)長度匹配，參數(shù)長度不能超過13個字節(jié)。3.以高位在前的方式進行傳送。如從節(jié)點接收到需返回數(shù)據(jù)的命令，則通過普通幀將數(shù)據(jù)返回，其數(shù)據(jù)結構如表6<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>說明返回數(shù)據(jù)中的OP與CMD同取數(shù)據(jù)命令幀中的OP與CMD一樣，便于主機辨別是對哪個命令的響應。從節(jié)點處于不同的狀態(tài)時，其響應亦不一樣，其響應方式如表7<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>主機對返回幀的響應方式如表8<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>節(jié)點有以下幾種類型的寄存器*節(jié)點狀態(tài)寄存器有兩個字節(jié)，其每一位表示一種狀態(tài)類型，從最高位開始每位的含義如下(1)0:正常；1:故障；(2)0:在線；1:離線；(3)0:在線工作；1:在線掛起；(4)(16)自定義。其中(1)、(2)、(3)三個狀態(tài)每個節(jié)點都必須實現(xiàn)。用戶還可以根據(jù)自己的需要定制其它的狀態(tài)類型。參節(jié)點屬性寄存器有4個字節(jié)共32位。節(jié)點的屬性及屬性寄存器的分配如下(1)通道數(shù)用第一個字節(jié)表示，其中0通道不參與計數(shù)。邏輯通道數(shù)不能超過63個。(2)通用寄存器數(shù)屬于通道0的通用寄存器數(shù)，用第二個字節(jié)表示。(3)通道異同此節(jié)點所含通道是否為同一類型。所謂同一類型，即除物理端口不同外，其狀態(tài)，屬性，數(shù)據(jù)結構，參數(shù)等都采有相同的格式。用第三個字節(jié)的最高位表示，"0"表示相同，"l"表示不同。(4)寄存器訪問單位通道O中單個寄存器的訪問單位，"0"為8位，"1"為16位。用第三字節(jié)的第二位表示。(5)自定義屬性前面所描述的屬性為固定格式，其含義與順序不得更改，且每個節(jié)點必須實現(xiàn)。用戶可根據(jù)自己的需要往后增加自定義的屬性。*節(jié)點通用寄存器為可選項，用戶可根據(jù)自己的需求進行設定其個數(shù)及含義。通用寄存器地址從00H開始編排。此指令為批量讀取格式，參數(shù)中第一字節(jié)指明起始通用寄存器的地址，第二字節(jié)指明從此地址開始讀取的通用寄存器個數(shù)。讀取的總長度不能超過11個字節(jié)。*節(jié)點控制寄存器為一個字節(jié),從最高位開始，其每位含義如下(1)置1，喚醒節(jié)點；(2)置l，掛起節(jié)點；(3)置，卸載節(jié)點。從節(jié)點收到后指令并執(zhí)行相應操作后，自動將控制寄存器清零。通道有以下幾種類型的寄存器*通道狀態(tài)寄存器每個通道只有一個2字節(jié)的狀態(tài)寄存器可有18個狀態(tài)值，除每一通道須實現(xiàn)的固定狀態(tài)外，可根據(jù)需要自定義通道的狀態(tài)。固定狀態(tài)如下，按最高位開始，其序號對應狀態(tài)寄存器的位次序。(1)0:正常；1:故障(2)0:運行；1:待機；(3)0:數(shù)據(jù)轉換中；1:數(shù)據(jù)準備好；(4)(8)自定義。*通道屬性寄存器包含三個字節(jié)，第一個字節(jié)說明此通道包含的通用寄存器個數(shù)；每二字節(jié)其各位含義如下所示(1)輸入或輸出類型。"1"為輸入，"0"為輸出。(2)開關量或數(shù)字量。"1"為開關量，固定每個通道只能有最多16個開關量，不足8個的取低位，高位無意義。"0"為數(shù)字量(3)(5)數(shù)據(jù)類型。000:無符號整型、8位開關量；001:無符號雙整型、16位開關量；010:有符號雙整型；011:十六位浮點型；100:壓縮BCD碼；101:字符串。(6)寄存器訪問單位"0"為8位，"1"為16位。(7)(8)自定義屬性，如未定義，則"0"填充。第三個字節(jié)意義自定義。*通道通用寄存器為可選項，用戶可根據(jù)自己的需求進行設定其個數(shù)及含義。寄存器地址從00H開始編排。此指令為批量讀取格式，參數(shù)中第一字節(jié)指明起始寄存器的地址，第二字節(jié)指明從此地址開始讀取的寄存器個數(shù)。推薦實現(xiàn)如下通用寄存器功能(1)寄存器0:通道標定值參數(shù)；(2)寄存器l:通道上限參數(shù)；(3)寄存器2:通道下限參數(shù)；(4)寄存器3:通道自定義參數(shù)。*通道控制寄存器通過指令可啟動通道開始運行或命令其停止。通道寄存器為一個字節(jié)，從最高位開始，其每位含義如下(1)置1，使通道停止；(2)置l，啟動通道；(3)置1，通道工作狀態(tài)取反；(4)置1，按通道通用寄存器0中的值進行通道標定；(5)置1，按通道通用寄存器1中的值進行通道上限設定；(6)置1，按通道通用寄存器2中的值進行通道下限設定。(7)置l，按通道通用寄存器3中的值進行通道自定義設定。(1)(3)為必須實現(xiàn)的控制指令，(4)~(6)推薦實現(xiàn)。從節(jié)點收到后指令并執(zhí)行相應操作后，自動將控制寄存器清零。事件類型有基本類型和自定義類型，如下所示*事件類型1.故障；2.越上限；3.越下限；4.增量絕對值上限；5.增量絕對值下限；6.狀態(tài)改變(或數(shù)據(jù)改變)；7.定時到；8255.自定義。*事件號由兩個字節(jié)組成。事件號由主機生成。事件參數(shù)用一個字節(jié)表示(1)OOH，設定事件；(2)OIH，按事件號取消事件；(3):02H，取消此通道所有事件。權利要求1.一種單總線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議，遵循ISO/OSI標準模型，并實現(xiàn)了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層，物理層定義底層通訊介質和驅動方式，以及連接端子形式，其特征在于數(shù)據(jù)鏈路層定義節(jié)點的地址空間大小及編址方法，最大的傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，數(shù)據(jù)幀的組成方式，校驗方式，仲裁方式；通信過程中應用層的數(shù)據(jù)打包在鏈路層的數(shù)據(jù)域里進行傳送，應用層的數(shù)據(jù)包括操作碼、通道號、指令碼、與指令有關的參數(shù)、發(fā)送的數(shù)據(jù)、填充數(shù)據(jù)以及本幀參數(shù)數(shù)據(jù)的長度、參數(shù)、數(shù)據(jù)的總長。2、根據(jù)權利要求1所述的單總線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議，其特征在于數(shù)據(jù)鏈路層的每一幀包括幀起始(SOF)、仲裁域(ABT)、控制域(CTL)、長度域(LEN)、數(shù)據(jù)域(DATA)、校驗域(CRC)、確認域(CFM)、應答域(ACK)、幀結束(EOF)九個部分，仲裁域包括幀類型(TYP)、地址域(ADD)。3、根據(jù)權利要求2所述的單總線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議，其特征在于幀類型包括復位幀、識別幀、連續(xù)幀、事件幀、普通幀以及三個擴展幀，復位幀的功能是主機通過發(fā)送復位幀，使所有主從節(jié)點恢復到初始狀態(tài)；識別幀的功能是當節(jié)點處于初始狀態(tài)時，必須要與主機通信，完成識別；連續(xù)幀的功能是表明該幀是前面幀的繼續(xù)，其內容取決于前導幀，一個幀后面可以有0個至8個連續(xù)幀；事件幀的功能是當從節(jié)點有預先定義的事件發(fā)生時，可以利用事件幀來獲得總線傳輸數(shù)據(jù)；普通幀的功能是主機通過輪詢方式與單個從節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)；擴展幀為保留幀。4、根據(jù)權利要求2所述的單總線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議，其特征在于地址類型有主機地址、節(jié)點地址、事件，主機地址是主機在復位時所提供的，主要用于在同一網(wǎng)絡上有多個主機時進行仲裁，選擇一個活躍的主機；節(jié)點地址是在主從通信中主機用于選擇要通信的節(jié)點；事件號是一類特殊的地址空間，節(jié)點用事件來向主機或其他節(jié)點報告一些特殊事件。5、根據(jù)權利要求1所述的單總線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議，其特征在于應用層主機通過4種操作對從節(jié)點進行配置和數(shù)據(jù)的輸入輸出，主機通過READ操作獲取從節(jié)點采集的現(xiàn)場數(shù)據(jù)；主機通過WRITE操作向從節(jié)點輸出數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對從節(jié)點的驅動；主機通過GET操作獲取從節(jié)點的屬性配置與狀態(tài)信息；主機可用SET操作對從節(jié)點進行屬性、事件與動作等的設置，使從節(jié)點能夠按照預定的方式運行。6、根據(jù)權利要求1或5所述的單總線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議，其特征在于節(jié)點有四種寄存器，包括節(jié)點狀態(tài)寄存器、節(jié)點屬性寄存器、節(jié)點通用寄存器、節(jié)點控制寄存器，節(jié)點的每個通道都有四種寄存器，包括通道狀態(tài)寄存器、通道屬性寄存器、通道通用寄存器、通道控制寄存器。全文摘要本發(fā)明涉及一種單總線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議，遵循ISO/OSI標準模型，并實現(xiàn)了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應用層，物理層定義底層通訊介質和驅動方式，以及連接端子形式，其特征在于數(shù)據(jù)鏈路層定義節(jié)點的地址空間大小及編址方法，最大的傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，數(shù)據(jù)幀的組成方式，校驗方式，仲裁方式；通信過程中應用層的數(shù)據(jù)打包在鏈路層的數(shù)據(jù)域里進行傳送，應用層的數(shù)據(jù)包括操作碼、通道號、指令碼、與指令有關的參數(shù)、發(fā)送的數(shù)據(jù)、填充數(shù)據(jù)以及本幀參數(shù)數(shù)據(jù)的長度、參數(shù)、數(shù)據(jù)的總長。發(fā)明效果和優(yōu)點是支持主從、事件/動作兩種通訊模式，增加組網(wǎng)的靈活性；支持基于位的非破壞性逐位仲裁方式；實時性要求；支持節(jié)點事件和動作的配置以及節(jié)點的通道操作，減輕了主機的負擔，同時利于節(jié)點的集成、降低產品的生產成本。文檔編號H04L12/26GK101374082SQ200710070998公開日2009年2月25日申請日期2007年8月24日優(yōu)先權日2007年8月24日發(fā)明者朱微微,琚春花,鑫袁,趙文敏,邢建國,菁黃申請人:浙江工商大學