睿遠(yuǎn)研究院丨IO-Link數(shù)據(jù)鏈路層解析

PART 01 鏈路層總覽

數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layers）在整個(gè)IO-Link協(xié)議棧起到承上啟下的作用，通過物理鏈路在主從站之間傳遞消息，其包含消息處理模塊、模式轉(zhuǎn)換模塊、PD處理及OD處理模塊。

——DL層的主要功能和職責(zé)——

DL層定義了一組可供應(yīng)用層（AL）使用的DL-services，用于交換過程數(shù)據(jù)（PD）和按需數(shù)據(jù)（OD）。

DL層定義了另一組DL-services供系統(tǒng)管理（SM）使用，用于檢索設(shè)備識(shí)別參數(shù)和設(shè)置數(shù)據(jù)鏈路內(nèi)的狀態(tài)機(jī)。

DL層使用物理層服務(wù)（PL-Services）來控制物理層（PL）并交換UART幀。

DL層負(fù)責(zé)消息的錯(cuò)誤檢測(cè)（無論是內(nèi)部協(xié)議上的錯(cuò)誤還是從物理層報(bào)告的錯(cuò)誤）以及適當(dāng)?shù)募m正措施（例如重試）。

整體協(xié)議棧的開發(fā)90%的代碼基本集中在數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層包含四大模塊，On-RequestData、ProcessData、DL-Mode、Message。而OD又由三個(gè)小模塊組成，分別為ISDU、CMD和Event。

Message：和物理層打交道，處理物理層傳遞的消息，對(duì)消息進(jìn)行解碼，分析，緩存，交由其他模塊（PD和OD）處理，并接受其他模塊的數(shù)據(jù)，并打包校驗(yàn)傳遞給物理層發(fā)送；

On-request：根據(jù)Message模塊傳遞過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，分別給ISDU、CMD、Event三個(gè)不同的模塊處理；

DL-mode：與SystemManagement模塊保持聯(lián)系，確定當(dāng)前從站或者主站所處的狀態(tài)，比如是Pre Operate還是Operate狀態(tài)等。

Process Data：處理過程數(shù)據(jù)Input和Output。

PART 02 DL-Mode

DL-Mode的首要任務(wù)就是檢測(cè)喚醒信號(hào)，并分別按照規(guī)定的速率進(jìn)行探測(cè)從站的實(shí)際速率。

當(dāng)主站準(zhǔn)備試圖與從站建立IO-Link通信時(shí)，會(huì)先發(fā)一個(gè)喚醒信號(hào)，并緊接著發(fā)送第一個(gè)消息（ 0xA20 x00 ），該消息是讀取從站的CycleTime；

主站在喚醒請(qǐng)求（WURQ）之后，DL模塊在TREN時(shí)間和TDMT時(shí)間后，按照COM3、COM2和COM1的指定傳輸速率，順序發(fā)送測(cè)試消息，直到收到從站的報(bào)文響應(yīng)。

步驟1：主消息以COM3(230400bit/s)的傳輸速率發(fā)送;

步驟2：主消息以COM2(38400bit/s)的傳輸速率發(fā)送;

步驟3：主消息以COM1(4800bit/s)的傳輸速率發(fā)送;

步驟4：設(shè)備響應(yīng)消息以COM1的傳輸速率發(fā)送。

從上圖看，每隔500ms會(huì)重復(fù)相關(guān)的探測(cè)，直到從站回復(fù)為止。那么每隔500ms發(fā)送的數(shù)據(jù)又是什么呢？請(qǐng)看下圖：

在一個(gè)發(fā)送周期內(nèi)，其實(shí)還有三個(gè)小周期，規(guī)范里稱之為3次重試，即三次重試不成功后，會(huì)重新進(jìn)入SIO狀態(tài)并再次喚醒和檢測(cè)。

我們?cè)俜糯筮@個(gè)圖，看到如下每個(gè)重試小周期的具體序列，先喚醒，再三次不同速率的探測(cè)。

從這個(gè)理論可以得知，我們可以任意修改探測(cè)報(bào)文的速率，即如果可以同時(shí)修改主從站的速率，可以實(shí)現(xiàn)自定義的IO-Link速率，我們目前在400K的速率上成功實(shí)現(xiàn)IO-Link通信。

在數(shù)據(jù)鏈路層的時(shí)間檢測(cè)上，要遵循如下規(guī)則：

PART 03 關(guān)于Fallback

看過規(guī)范的小伙伴，應(yīng)該注意到IO-Link主站有發(fā)送fallback的能力，這個(gè)fallback命令可以是讓設(shè)備強(qiáng)制切換到SIO模式，這種命令在實(shí)際中可能用的比較少。

小編覺得這個(gè)命令對(duì)主站有實(shí)際效果，就是發(fā)送命令后，主站不再進(jìn)行IO-Link通信，轉(zhuǎn)而進(jìn)入DI/DO模式，當(dāng)然從站也要進(jìn)入DI/DO模式，即需要把Pin4的串口模式要轉(zhuǎn)變?yōu)镈I/DO模式。

規(guī)范要求在接受到Fallback指令后，最大500ms，就要切換到SIO模式。

OK，本篇就先介紹這里，下篇小編將針對(duì)主從站DL-Mode模塊的狀態(tài)機(jī)，進(jìn)行一下詳細(xì)介紹，期待各位看官持續(xù)關(guān)注！