DeviceNet是基于CAN總線技術并符合全球工業(yè)標準的開放型通信網絡。定位于工業(yè)控制的設備級網絡，不僅降低了系統(tǒng)的復雜性，還減少了設備通信的電纜硬件接線，提高系統(tǒng)可靠性，降低安裝、維護成本，是分布式控制系統(tǒng)的理想解決方案。

DeviceNet規(guī)范定義了一個網絡通信標準，以便組成工業(yè)控制系統(tǒng)的各個設備之間可以進行數據通信。DeviceNet規(guī)范除了提供ISO模型的應用層定義之外，還定義了部分物理層和數據鏈路層。規(guī)范中不僅對DeviceNet節(jié)點的物理連接也作了規(guī)定，連接器、電纜類型、長度以及與通信相關的指示器、開關、相關的室內銘牌都作了詳細規(guī)定。

1．DeviceNet基本概念

DeviceNet是建立在CAN協(xié)議基礎之上，沿用了CAN協(xié)議所規(guī)定的物理層和數據鏈路層，并補充了不同的報文格式、總線訪問仲裁規(guī)則及故障檢測和隔離方法。DeviceNet的功能和特點如表1所示。

表1 DeviceNet特點

DeviceNet的應用層協(xié)議則采用的是通用工業(yè)協(xié)議（CIP）。CIP是一個在高層面上嚴格面向對象的協(xié)議。每個CIP對象具有屬性（數據），服務（命令），連接和行為（屬性值與服務間的關系），其主要功能有兩個：一是面向連接的通信；二是定義了標準的工業(yè)應用對象。下文詳細介紹通信部分。

CIP通信最重要的特點是它用不同的方式傳輸不同類型的報文，根據報文質量要求將需要發(fā)送的報文分為：顯式報文和隱式報文。

CIP另一個重要特點是通信基于連接的。因此DeviceNet網絡上任意兩個節(jié)點通信之前必須建立起連接，且連接是可以動態(tài)建立和撤銷。請注意這里的“連接”是邏輯上的關系，而非物理層的連接。

DeviceNet支持兩種類型的連接：顯式信息連接和I/O連接。

顯式信息連接是點對點的連接方式，報文接收方必須對接到的報文做出相應的響應，通常這類報文對時間要求不高，主要用于上傳/下載程序、修改設備參數、趨勢分析和診斷等。

I/O連接則用于傳送實時性要求較高的I/O報文，可以一對一、一對多的數據傳送。DeviceNet支持多種I/O數據觸發(fā)方式，如位選通（Bit strobe）、輪詢（Poll）、狀態(tài)改變（COS:Change Of State）/循環(huán)（Cyclic）等。

位選通：利用8字節(jié)的廣播報文，每一位分別對應著網絡上64個節(jié)點，指定要求響應的從節(jié)點，響應報文最大為8個字節(jié)。

輪詢：這種觸發(fā)方式適用于絕大多數設備，相比位選通的少量I/O數據，輪詢命令可傳送任意數量的數據。輪詢命令依次發(fā)送到各從站設備，從站接收到命令后做出應答。

狀態(tài)改變：此方式多用于離散的設備，當設備狀態(tài)發(fā)生改變時，使用事件觸發(fā)方式，發(fā)生通信，而不是依靠主設備不斷查詢。為了防止設備掉線，增加了心跳報文，定時獲取設備運行狀態(tài)。

循環(huán)：適用于一些模擬設備，可以根據設備信號發(fā)生快慢，靈活的設定循環(huán)通信的時間間隔，可以降低不必要的網絡流量，循環(huán)時間設定值應小于模擬量輸入發(fā)生變化的時間值。每臺設備中，循環(huán)和狀態(tài)改變是互斥的，同一時刻只能使用一種連接方式。

下面通過圖1介紹DeviceNet網絡中兩臺設備建立通信的一般流程。

圖1 DeviceNet通信基本流程

DeviceNet網絡上最多可有64個節(jié)點，節(jié)點地址（MAC ID）可為0~63，每一個節(jié)點都具有唯一的MAC ID。因此每個節(jié)點在上電之后、上線之前必須進行重復MAC ID檢測，以確認其MAC ID是否已被網絡上其它節(jié)點使用。節(jié)點在上電之后，將發(fā)送重復MAC ID檢測報文，間隔一秒，如果連續(xù)兩次發(fā)送都沒有接收到來自其它節(jié)點的重復MAC ID響應報文，那么該節(jié)點可以使用此MAC ID并轉為在線狀態(tài)，否則表示該MAC ID已被其它節(jié)點占用，該節(jié)點為離線狀態(tài)。然后，通過未連接顯式信息建立顯式信息連接，主從站通過顯式信息進行各種配置和信息交換，主站通過顯式信息讀取從站的標識信息，并與預先保存的配置信息進行對比，只有完全一致時主站才會對從站進行下一步操作，否則主站將會主動釋放顯式信息連接。最后，建立I/O連接，并通過I/O連接進行實時數據收發(fā)。

注：不同的主站模塊建立I/O連接的流程有所差別，上文強調的是DeviceNet網絡是基于連接的一種通信網絡。

DeviceNet 是一個基于連接的網絡系統(tǒng)一個DeviceNet 的連接提供了多個應用之間的路徑當建立連接時與連接相關的傳送被分配一個連接ID CID 如果連接包含雙向交換那么應當分配兩個連接ID 值見圖2。

圖2 連接及連接ID

2.DeviceNet 關于CAN 標識區(qū)的使用

在DeviceNet 上有效的11 位CAN 標識位被分成4 個單獨的信息組組1 組2和組3 和組4。

圖3 DeviceNet的CAN報文定義

信 息 ID （Message ID） ：在一特定端點內的信息組中識別一個信息信息ID 使得在一特定的端點內單個信息組中可以建立多重連接連接建立時該端點利用信息ID與MAC ID 的結合生成一個連接ID 該連接ID 在與相應傳輸有關的CAN 標識區(qū)內指定具體細節(jié)在本規(guī)范的后續(xù)部分中將被描述注意組2 和組3 預定義了確定信息ID 的使用；

源 MAC ID （Source MAC ID） ：此 MAC ID 分配給發(fā)送節(jié)點組1 和3 需要在CAN標識區(qū)內指定源MAC ID；

目 的 MAC ID （Destination MAC ID）： 此 MAC ID 分配給接收設備信息組2 允許在CAN 標識區(qū)的MAC ID 部分指定源或目的MAC ID。

3.信息組1

DeviceNet 并不預定義組1 信息ID 的使用組1 信息ID 描述了通過一個特別端點交換的各種組1 信息。

圖4 DeviceNet的信息組1定義

在組1 的傳輸中總線訪問優(yōu)先權被均勻地分配到網絡的所有設備上當兩個或多個組1 信息進行CAN 總線訪問仲裁時小數字的組1 信息ID 值的信息將贏得仲裁并獲得總線訪問權。例如device #20 message_ID = 2將先于 device #5 message_ID = 6 贏得仲裁。

如果兩個或多個信息ID 值相等的組1 信息進行總線仲裁那么來自MAC ID 值較低的設備的發(fā)送將贏得仲裁，例如device #2 message_ID=5 將先于 device #3 message_ID=5 贏得仲裁。這樣在組1 中就提供了16 個級的優(yōu)先權均勻分配方案

4.信息組2

組2 信息ID 描述了在一個特定端點上交換各種組2 ，信息組2 中的信息ID 值為6 和7 的用法例外

DeviceNet 預定義了一組用于主/從應用通訊的連接見第7 章這個定義保留組2 信息ID 值6。組 2 信息ID 值7 被保留用作被賦予相同MAC ID 節(jié)點的檢測見第6 章網絡訪問狀態(tài)機制。

在組2 內MAC ID 可以是發(fā)送節(jié)點的MAC ID 源MAC ID 也可以是接收節(jié)點的MAC ID 目的MAC ID 當通過組2 建立連接時端點將確定是源MAC ID還是目的MAC ID在組2 傳輸中總線訪問優(yōu)先權是根據標識符的MAC ID 部分的MAC ID 值來決定的當兩個或多個組2 傳輸進行CAN 總線仲裁時其 MAC ID 數值較小的信息將獲得總線訪問權。

目前，致遠電子的CANScope總線綜合分析儀已免費標配CANPRO軟件，可以解析主流的DeviceNet協(xié)議。

圖5 協(xié)議解析