西门子6ES7223-1HF22-0XA8技术参数

   TCP/ IP 协议为 4 层模型： 应用层、 传输层、 网络层和数据链路层。 每层都有不同的功能， 而且层和层之间在逻辑上是相互独立的。 每层都对应一些子协议， 本设计用到的协议包括 ARP、 IP、 TCP 和 ICMP 等。

   以太网分层结构如图所示。

图　以太网分层结构

   图是按照 TCP/ IP 协议的 4 层参考模型设计的， 实际是以太网接收数据的流程，同时也体现了一种以太网分用的思想。 链路层的以太网驱动程序负责接收以太网的数据帧，剥离以太网数据帧的首部信息， 形成 IP 数据报或是 ARP、 RARP 数据报， 根据以太网数据帧的上层协议分别交付给上一层。 如果是 IP 数据报， 则被送交网络层。

   网络层在接收到以太网驱动程序送到的 IP 数据报后， 按照 IP 数据帧中的协议种类， 对数据进行处理， 去掉 IP 首部数据， 形成 TCP、 UDP 或 ICMP 报文进行处理。

   传输层在得到 UDP 的报文后， 按照 UDP 协议中的端口， 分别送给不同的应用程序。 若传输层得到的是 TCP 报文， 则要根据 TCP 的状态转换图进行处理。

   在 TCP 或 UDP 的函数处理中， 根据目的端口号， 分别将数据送往不同的用户程序。根据以太网数据分用示意图， 在编程的时候， 使用如下的程序框架：

　　　　 if（以太网数据报到达）

   {　 if（ 以太网首部帧类型 ==0x0806 ）

   { ARP 处理程序 }

   if（ 以太网首部帧类型 ==0x0835 ）

   { RARP 处理程序 }

   if（ 以太网首部帧类型 ==0x0800 ）

   { IP 处理程序 }

   }

   同样在 IP 处理程序中， 采用同样的编程框架。

   网络接口电路以 AT89S52 单片微控制器为核心， 网络接口芯片选用台湾 Realtek 公司的RTL8019AS 全双工以太网控制器， 再配以 74HC573 地址锁存器、 IS62C256 静态存储器等器件。 它与 DSP 之间的数据交换采用异步串行通信 （UART）。 网络接口电路如图所示。AT89S52 分配给 RTL8019AS 的基地址为 4000H。

图 网络接口电路

   RTL8019AS 的数据线 SD0 ～ SD7 与 CPU 的 AD0 ～ AD7 连接， 地址线 SA0 ～ SA4 与AT89S52 CPU 的 A0 ～ A4 连接， RTL8019AS 的 AEN 为片选信号， 采用线选地址译码。RTL8019AS 的工作方式选用跳线模式， 本机的 I/ O 地址和中断都是由跳线决定，RTL8019AS 的第65 引脚接高电平， 用来选择跳线方式。 芯片的第 78、 79、 80 引脚为中断引脚。 在 RTL8019AS 中， 如果引脚为悬空， 则认为此引脚为低电平， 因为它的内部已经连接了一个100k 的电阻。 第74、 77 引脚决定网络的接口类型， 使用自动检测。 由于设计中没有使用BROM， 第67、 68、 69、 71、 72 引脚悬空。 RTL8019AS 的 IOCS16B 引脚通过一个27k 的电阻拉低， 使得 RTL8019AS 工作在 8 位数据总线模式。 第 81、 82、 84、 85 引脚决定 RTL8019AS 的I/ O 地址， 都悬空， 使用地址300H， 这样只需要 4 根地址线就可以访问 RTL8019AS 的 I/ O 地址00 ～1FH。

   RTL8019AS 可连接同轴电缆和双绞线， 并可自动检测所连接的介质。 第 64 引脚 AUI 决定 RTL8019AS 与以太网的连接是使用 AUI 还是 BNC， 或是 UTP 接口。 AUI 是 10 BASE5 粗缆网线的接口， 现在已很少用； BNC 是 10 BASE2 细缆网线的接口， 现在也用得不多； UTP是 10BASE - T 双绞网线的接口， 现在使用非常广泛。 AUI 为高电平时使用 AUI 接口， 为低电平时使用 BNC 或 UTP 接口。 在这里我们使用*常用的 UTP 接口， 将该引脚悬空即可。 网络接口的具体类型由第 74、 77 （PL0、 PL1） 引脚决定， 将这两个引脚接地， 即自动检测方式。 这时 RTL8019AS 会自动检测接口类型， 然后进行工作。 如果检测到 10BASE - T 电缆信号， 则选择接口类型为 UTP， 否则选择接口类型为 BNC。 为了抗干扰和增加驱动能力， 信号需要通过网络变压器后再接网络接口， 这里选用集成网络变压器的 RJ45 接口 HR901170。

   DeviceNet 将基本工业设备 （如限位开关、 光电传感器、 阀组、 电动机启动器、 过程传感器、 条形码读取器、 光频驱动器、 物料流量计、 电子秤、 显示器和操作员接口等） 连接到网络， 从而避免了昂贵和繁琐的硬接线。 DeviceNet 是一种简单的网络解决方案， 在提供多供货商同类部件间的可互换性的同时， 减少了配线和安装工作自动化设备的成本和时间。

   DeviceNet 的直接互连性不仅改善了设备间的通信， 而且同时提供了相当重要的设备级诊断功能， 这是硬接线 I/ O 接口很难实现的。

   DeviceNet 是一个开放式网络标准， 其规范和协议都是开放的， 用户将设备连接到系统时， 无需购买硬件、 软件或许可权。 任何个人或制造商都能以少量的复制成本从开放式 De⁃viceNet 供货商协会获得 DeviceNet 规范。

   在 Rockwell 提出的三层网络结构中， DeviceNet 处于工业控制网络的*底层， 即设备层，如下图所示。

   在工业控制网络的底层中， 传输的数据量小， 节点功能相对简单， 复杂程度低， 要求网络节点费用低， 但节点的数量大。 DeviceNet 正是满足了以上的这些要求， 从而在离散控制领域中占有一席之地。

   DeviceNet 可以提供：

   ● 低端网络设备的低成本解决方案。

   ● 低端设备的智能化。

   ● 主 - 从以及对等通信的能力。

   DeviceNet 有两个主要用途：

   ● 传送与低端设备关联的面向控制的信息。

   ● 传送与被控系统间接关联的其他信息 （如配置参数）。

图 　Rockwell 的 3 层网络结构