4.1 连接的概念
• 计算机网中“连接”可以分为不同的层次： (1) 实际物理媒介连接：典型的点对点连接 (2) 虚电路：通过路由表、队列缓存和相关软件实 现。这种连接一般用于通信子网的连接，而在 控制网络中基本不用。 (3) 面向连接的服务：使用软件实现虚拟的连接， 与其他任何子层都没有关系。这种连接一般用 于应用层的连接，通过一定的技术措施来达到 “连接”的效果，给服务调用者造成存在“连 接”的“错觉”，其内部实现也许既无物理连 接也无虚电路连接。 • DeviceNet是基于“连接”的网络，两个节点在 开始通信前必须事先建立连接，这种连接是逻 辑上的关系，并不是物理上实际存在的。
1 DeviceNet技术概述
• 通信特性： 1. 物理信号及MAC使用CAN； 2. 基于连接概念的协议，要与设备交换信息须先 与它连接； 3. 典型的请求/响应方式，适用于两个设备间多用 途的点对点报文传递； 4. I/O数据的高效传输； 5. 为长度大于8字节的报文提供分段服务； 6. 重复节点地址（MAC ID）的检测。
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设备分接头：设备直接通过端子或通过支线连 接到网络。 电源分接头：电源分接头不同于设备分接头， 它包含 (1)连在电源U+上的肖特基二极管，(2) 两根熔丝或断路器，防止总线过电流而损坏电 缆和连接器。 干线的额定电流为8A。也允许外部供电的设备 （如电动机起动器、阀门驱动器等）连到总线， 但是要有光电隔离。 DeviceNet应该一点接地。如果多点接地会造成 接地回路；如果不接地将容易受到静电以及外 部噪声的影响。
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4.4 DeviceNet的报文
• • • DeviceNet 定义了两种不同类型的报文，称作I/O 报文和显式报文。 I/O 报文适用于传输应用和过程数据。I/O数据总 是从一个“生产”应用传输到多个“消费”应用。 I/O报文格式的最重要的特性是完全利用了CAN 数据场来传输过程数据。连接的端点通过CAN报 文标识符来识别过程数据的重要性。每个I/O报 文使用1个优先级高的CAN标识符。 I/O 报文通过一点或多点连接进行报文交换。报 文的含义由连接ID（CID，CAN 标识符）指示， 建立连接就是预先规定该报文的发送和接受设备， 包括源和目的对象的属性，以及数据生产者和消 费者的地址。
• 误接线保护（MWP）电路如图，要求节点能承 受连接器5根线的各种组合的接线错误。在U+ 电压高达18V时不会造成永久损害。VD1防止U端子误接了U+电压；VT1作为电源线上接入的 开关防止U-断开造成损害。
2 DeviceNet的物理层—传输介质
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拓扑结构：典型是干线—分支方式，如图。干线末端必须 有终端电阻。线缆包括粗缆（干线）、细缆（支线）。支 线最长6m，允许连接多个节点。只允许在支线上有分支 结构。总线线缆中包括24VDC电源线、信号线及屏蔽线。 总线支持有源和无源设备，对有源设备提供专门设计的光 隔离收发器。
4.4 DeviceNet的报文
• • DeviceNet 应用层定义了如何分配标识符，如何 用CAN 数据区指定服务、传送数据。 DeviceNet 使用更为有效的生产者—消费者模式， 取代了传统的源—目的传输方法。该模式要求对 信息打包，使它具有数据标识区。标识符还提供 仲裁的手段，以便更高效传送I/O 数据，并供多 个消费者使用。 拥有数据的设备生产数据报文，所有需要数据的 设备在总线上监听报文，识别出相应的标识符后 就消费此数据。采用生产者—消费者模式，报文 将不再专属于特定的源或目的，例如机组控制器 发出的一个报文，用很窄的带宽就可以供多个电 动机起动器使用。
表1 DeviceNet的主要技术特点
网络大小
网络长度
最多64个节点，每个节点可支持无限多的I/O
端—端网络距离随网络传输速度而变化 波特率 125kb/s 距离 500m
250kb/s
500kb/s 网络模型 数据包 总线拓扑结构 生产者/消费者模型 0～8字节
250m
100m
线性（干线/支线），总线供电
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4.4 DeviceNet的报文
• 显式报文则适用于两个设备间多用途的点对点传 送，采用典型的请求-响应通信方式，常用于节点 的配臵、问题诊断等。显式报文通常使用优先级 低的连接标识符。 显式报文传送通过显式连接对象来实现，在设备 中建立显式连接对象。显式报文请求指明了对象、 实例和属性，以及所要调用的特定分类服务。 显式报文格式最重要的特性是CAN标识符场的任 何一部分都不用于显式报文传输协议。所有协议 都包含在CAN数据场当中。CAN标识符场用作连 接ID。设备之间的每个显式连接通道需要2个 CAN标识符，一个用于请求报文，另一个用于响 应报文。标识符在连接建立时确定。
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4 DeviceNet的应用层
4.1 连接的概念 • OSI 7层协议中连接的概念： 层之间通过接口提 供两种服务：面向连接的服务和无连接的服务 面向连接：服务双方必须先建立可用连接，然后 利用该连接完成数据传送，最后还要释放建立连 接时所需资源。这种服务典型的例子是有线电话 系统。 无连接：要传递的数据自身携带目的地址信息， 因而可以有不同的路由选择。这种服务的典型例 子是邮寄系统。另外，为了增强服务的性能，可 以引入确认（acknowledgement）信息，这以牺 牲一定的传输时间和网络负载为代价。
属性
0
1
65535
255
4.3 DeviceNet设备里的对象类
1. 标识对象——类标识符=01；一般只包含一个实 例（1#实例） ，该实例的属性有：供货商ID、 设备类型、产品代码、版本、状态、序列号、 产品名称等。 2. 报文路由对象——类标识符=02；一般只包含 一个实例（1#实例），该对象向其他对象传送 显式报文。该对象一般不具有外部可视性。 3. DeviceNet对象——类标识符=03；提供了节点 物理连接的配臵及状态。一个物理网络接口对 应一个DeviceNet对象。 4. 组合对象——组合多个应用对象的属性，便于 访问。例如多个应用对象I/O数据的组合。
模型为每个属性提供了由4 个数字组成的寻址方案， 它们分别是节点地址（MAC ID）、对象类标识符、 实例编号和属性编号。这四级地址与显式报文连接 相结合，将数据从DeviceNet 网络上的一点传送到 另一点。下表列出四个地址组件的范围：
地 址 节点 类 最 低 0 1 最 高 63 65535
实例
1 DeviceNet技术概述
• 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 物理/介质特性 主干线—分支线结构； 最多支持64个节点； 无需中断网络即可解除节点； 同时支持网络供电（传感器）及自供电（执行 器）设备； 使用密封式或开放式连接器； 接线错误保护； 数据波特率可选125、250、500kbps； 标准电源插头，电源最大容量可达16A； 内臵式过载保护。
4.3 DeviceNet设备里的对象类
5. 连接对象——DeviceNet 产品一般至少包括两个 连接对象。每个连接对象代表DeviceNet 网络上 两节点间虚拟连接中的一个端点。两种连接类 型分别称为显式报文连接和I/O 报文连接。显式 报文包括属性地址、属性值和服务代码来描述 所请求的行为。I/O 报文只包含数据。I/O 报文 中，所有有关如何处理数据的报文都包含在与 该I/O 报文相关的连接对象中。 6. 参数对象——在带有可设臵参数的设备中要用 到参数对象。每个实例代表一个参数，每个参 数的属性包括它的值、范围、文本和限制等。 7. 应用对象——通常设备中至少有一个应用对象。 DN规范的对象库中有大量的标准应用对象。
2 DeviceNet的物理层—传输介质
• • 终端电阻：121Ω，1%金属膜电阻，1/4 W，终 端电阻不可包含在节点中。（如包含很容易错 误导致阻抗太高或太低） 连接器：5针，即1对信号线、1对电源线和1根屏 蔽线。包括密封式和非密封式连接器。
DeviceNet 连接器
2 DeviceNet的物理层—传输介质
4.1 连接的概念
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DeviceNet 的连接提供了“应用”之间的路径。当建立 连接时，与连接相关的传送会被分配一个连接ID （CID）。如果连接包含双向交换那么应当分配两个连 接ID值。 DeviceNet建立在标准CAN2.0A协议之上，并使用11位 标准报文标识符，可分成4个单独的报文组如下表：
DeviceNet简介
1 DeviceNet技术概述
如图，在 Rockwell 提出的三 层网络结 构中， DeviceN et处于最 底层，即 设备层。
1 DeviceNet技术概述
工业控制网络底层节点相对简单，传输数据量小， 但节点数量大，要求节点费用低。 针对以上通信要求，DeviceNet可以提供： • 低端网络设备的低成本解决方案； • 低端设备的智能化； • 主—从以及对等通信的能力。 DeviceNet有两个主要用途： 1. 传送与低端设备关联的面向控制的信息； 2. 传送与被控系统间接关联的其他信息（例如配 臵参数）。
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4.4 DeviceNet的报文
• 报文分段服务如下图所示：
总线寻址
系பைடு நூலகம்特性
点对点（或一对多）；多主站和主从；轮询或状态改变 （基于事件）
支持设备的热插拔，无需网络断电
1 DeviceNet技术概述
DeviceNet的通信模式 在现场总线领域常用的通信模式有两种： 校验 源节点地址 目的节点地址 数据 (a) 源/目的模式： (b) 生产者/消费者模式： • 源/目（点对点）通信模式的缺点： 1. 多个节点间同步动作困难； 2. 浪费带宽，源节点必须多次发送给不同节点。 • 生产者/消费者模式的特点： 1. 一个生产者，多个消费者； 2. 数据更新在多个节点同时发生； 3. 提供多级优先，适用于实时I/O数据交换。