3　通信協議的具體設計

3.1　物理層

　　圖1－2所示的系統中，物理層采用異步串行通信方式，基帶傳輸，非歸零NRZ編碼信號形式，通信波特率為31.25Kbps，最大傳輸距離1200m，最多可接儀表31臺，傳輸介質為屏蔽雙絞線，非總線供電，其幀格式由11個比特位構成。如下所示。

1個起始位 8個數據位 1個可編程位 1個停止位

3.2　協議數據結構定義
　　通信協議數據結構定義如下：
　　(1)主節點表
｛主節點表長度，主節點地址1……，主節點地址n｝
　　(2)控制回路及參數
控制回路構成：
｛變送調節器地址、回路號、變送器地址1、……變送器地址n，執行器地址1、……執行器地址n｝
　　回路參數：
　　｛變送調節器地址、參數長度、回路號、參數表(含給定值、報警限、PID參數等)｝
　　(3)報警信息
　　｛報警節點地址、回路號、報警時間、報警類型、報警值｝
　　(4)數據信息
　　｛節點地址、回路號、數據類型、數據值｝

3.3　通信協議幀格式

　　通信協議提供兩種幀格式：無連接無應答幀及有連接有應答幀。
　　(1)無連接無應答幀
　　該幀以廣播方式發送，其內容由令牌環中各節點所接收。可分為以下3幀：
　　①主節點表幀

幀識別碼 主節點表數據 幀校驗

　　②征求新站入網幀

幀識別碼 幀校驗字 時間響應窗口

　　時間響應窗口值為一定值，為每一個站在窗口中開設了與地址有關的時間片，使新站在與其地址相關的時間窗口中響應該幀，實現網上新站一次性入網。
　　③新站入網幀

幀識別碼 新站地址 幀校驗字

　　該幀是對征求新站入網幀的響應幀，為所有節點接收并調整網絡的調度站及令牌的傳遞次序。若新站入網失敗，則等待響應下一個征求站入網幀。
　　②、③兩幀具有較低的靜態優先權。
　　(2)有連接有應答幀
　　此類幀為點對點通信，在連接及應答成功后方可認為信息傳遞完成，否則要重發，此類幀包括令牌幀、應答幀、命令幀及數據幀(如組態數據變更、測量數據等)服務幀。幀結構為：

目的節點地址 源節點地址 幀識別碼 數據長度 數據內容 幀校驗字

　　目的節點按收到幀識別碼來解釋或執行該幀，將相應處理發給源節點。
　　所有幀具有校驗字，由軟件按CRC－CCITT生成項式G(X)＝X16＋X12＋X5＋1生成32位循環冗余校驗碼，保證數據傳輸的正確性、完整性、順序性。
4　結束語

　　令牌加主從的復合式的通信協議，具有純令牌方式的全部優點，使現場總線控制系統具有實時性、可靠性及開放性。復合方式的采用減少了令牌循環節點數，縮短令牌循環時間，提高系統實時性。

參考文獻：

［1］原明亭.令牌總線型全數字現場總線控制系統研究.天津大學研究生論文，1996
［2］王常力，繆道文.集散型控制系統的設計與應用.清華大學出版社，1993