本文基于基金会现场总线协议,对基金会现场总线通信层中的数据链路层和部分应用层进行了研究与设计。现场总线网络正在自动化领域崛起,基金会现场总线是最具有发展前景的现场总线之一,论文研究的目的在于实现基金会现场总线通信栈协议中数据链路层和现场总线访问子层的设计。 文中首先对基金会现场总线系统模型做以简要分析,指明基金会现场总线协议遵循国际统一标准,具有很强的开放性和兼容性。 分析了两个目标层:数据链路层和现场总线访问子层。研究现场总线访问子层为通信提供的虚拟通信关系的工作情况和内部协议状态机。着重研究数据链路层的活动,讨论了数据链路层提供的通信方式。数据链路层根据设备功能不同为设备分类,本文针对链路主设备类型研究链路上的总线仲裁器—链路活动调度器—的主要职能。 论文中给出设计两个目标层的实现方法。现场总线访问子层的设计表现在其协议状态机的实现上,文中主要通过函数描述进行阐述。针对数据链路层底层(物理媒介访问)控制功能的实现,本设计采用Nucleus PLUS实时操作系统,利用Nucleus PLUS丰富的资源,设计接收数据、响应令牌、竞争活动和链路活动调度器调度等任务,实现数据链路层对物理介质的访问控制。同时讨论了通信带宽的分配策略,给出设计中采用的周期通信带宽分配法。