1、您是否对开发实时以太网产品感兴趣?
感兴趣需要进一步了解
不感兴趣

2、您了解POWERLINK吗?
以前听说过使用过
完全不了解

以太网基础
以太网的灵活性和特征优势
因为基于Ethernet技术并保留了以太网标准,POWERLINK提供用户更多的灵活性和特有的收益。

  • 以太网协议的基本运行及功能
  • OSI:一个描述传输层协议的标准化数据通信模型
  • 遵循OSI模型的以太网
  • 以太网基础:帧、通信和标准化
  • 用户收益来自POWERLINK兼容标准。
 
POWERLINK=CANopen + Ethernet
 
“POWERLINK是在Ethernet基础上的CANopen”,这个描述有点简单化,虽然它抓住了这一通信系统提供了用户不同协议打包这一要点,但它没有体现POWERLINK的实时能力。因而,正确的关于POWERLINK优点的评价需要了解一些CANopen和以太网技术的基础知识,这个单元我们将开始介绍以太网协议自身的特性,这也将使得我们更加容易掌握之后技术介绍部分的特性描述,子单元中也将介绍CANopen基础。
 
基 础
 
以太网协议描述了一个通过设置标准的数据传输协议,例如,大小、结构、地址和数据包,像很多现场总线一样,以太网只是定义了开放系统互联参考模型(OSI)的两个最低层,因此它可以用于对不同协议进行数据的传输,依次定义了更高层,一个图片描述了OSI模式的工作原理。
 
基于OSI模型的以太网
 

OSI是一个用于开放信息处理系统标准化的通信模型,它是当今许多通用无数据优先级传输协议的参考模型。这个模型将数据传输的任务分为7层,每个层(当然除了最底层)建立在一个基础之上,作为一个例子,来执行依照可在其上扩展的协议规则定义的任务。

在最底层,第一层,物理层,或者比特传输层,定义了传输介质的电气、机械和功能接口,下面的数据链路层通过偏差发现机制确保了终端设备和传输介质正确的数据地址和可用的连接。为了简化的原因,这两层在联网技术中称为物理层,下面是第三和第四层,第三层网络层,控制数据传输的时钟和逻辑,第四层传输层,单元数据分配到应用层,第五、第六层和第七层被称为应用层,由于所有的程序和应用直接到他们。如我们已经说明的,以太网只是覆盖了物理和数据链路层,然后,这使得不同协议和访问不同层,如同在POWERLINK和CANopen一样,POWERLINK是仅仅定义了最低层,CANopen仅仅在应用层。


POWERLINK协议和OSI模型设计

 
以太网帧
 
简单的说,以太网帧(每个数据包的协议类型)由五个域构成:源和目标MAC地址,以太网类型域包含了一些控制信息,一个有效载荷(数据)域,及一个差错校验帧。
一个标准数据帧最大长度为1518位,包含至少46个有效载荷域到1500位。
 
MAC编址
 
由于以太网运行像广播、因此它广播的数据可以为每个网络节点所接收,帧需要一个源发送者和一个目标地址以便可以定义每个节点,这就是MAC编址,一个唯一的地址被分配到网络的每个设备上,这是通过上层的软件服务来实现的,由于中继器和HUB仅仅传输数据,它们并不需要自己的地址,桥接和交换机通常用于分配网络称为不同的域,也不需要MAC地址,因此,它们不是主动通信。

所谓的管理能力交换机是一个例外,它需要交换机地址,由于它提供了直接的访问和监控服务,在桥需要树形协议传输时MAC地址,它将数据通过最短的可能连接进行路由,在一个复杂的网络里,这个协议阻止了在同一个目标里的帧复制和并发的到达,它也可以在数据失效时使用一个冗余网络路径。
 
CSMA/CD
 
如已经描述的,CSMA/CD机制是依照IEEE802.3的标准以太网的关键组件,这个介质访问协议通过提供载波侦听和碰撞检测的方式使得几个站点可以访问同一个传输介质,然后,这一特性不可避免的耽搁了数据的传输,不幸的是,其它的方法为了避免碰撞,例如采用交换机,也导致了非确定性的网络性能。
 
POWERLINK和以太网标准
 
这些特性-功能化结构、帧结构、编址系统和CSMA/CD机制,是标准以太网的内核,它们因此也成为了遵循标准的POWERLINK协议的构成部分,遵循这个标准对于消费者意味着什么呢?
 
标准化兼容
 
一些工业集团已经介绍了为了增加实时性到以太网协议的新技术,为了加速它们各自的系统,它们选择了偏离标准协议的物理层介质访问机制,或者以太网帧必须被特殊的硬件来进行传输到各个节点,或者以太网帧不遵循标准,对于这些系统,终端消费者通常依靠所有权(由特定厂商持有专利权)硬件如ASIC,或者通过扩展,由特别的厂商提供。然而,如果以太网是一个保留开放性的工业标准,而用户也需要开放的、无私人产权扩展的实时应用,采用纯以太网技术和帧,用户将不可避免需要一个软件方案,例如POWERLINK,它使用纯粹的标准以太网帧,以达到:

  • 一个可确保的满足苛刻时间要求的数据在一个极短,同步循环周期内传输,并且可配置的响应时间。
  • 在us级的多个网络节点的数据高精度同步。
  • 对非严格时间要求的数据在一个非同步通道内传递。
POWERLINK的开发者通过一个轮询及时间槽机制扩展以太网协议栈,没有针对IEEE802.3进行妥协和折中,因此,制造商和用户可以依赖于标准Ethernet硬件,它们可以继续保留标准芯片的应用,设备和下部构造的组件,以及标准测试和检测系统,所有高层协议,基于IP的协议,如TCP,UDP及其它上层协议也可以无需修改仍然使用。
 
POWERLINK遵循以下标准
 
  • IEEE 802.3快速以太网
  • 基于IP协议(TCP、UDP等) EN50325-4
  • 标准设备描述文件:CANopen EN 50325-4
  • 标准以太网芯片:无ASIC芯片
  • IEEE 1588实时域同步