现场总线的温暖共鸣探索CAN总线三大要素
在工业控制的应用中，计算机技术的广泛应用使得反馈控制对通信系统提出了新的要求。正确、快速和稳定的通信是保证工业控制系统能够得到及时、准确的现场数据并发出精确执行命令的关键。在复杂环境下，现场总线扮演着至关重要的角色，它通过正确地传输信息来实现高效率和高可靠性的工业通信。
1. 通信模型与原则
通信是指信息从一个点传送到另一个点。无论是在电话、广播还是电视中，发送器、接收器以及它们之间连接形成了链路类型，如双绞线、同轴电缆、光纤或无线等。发送端将数据调制成信号，而接收端则解调出原始数据，这些规则称为协议。因此，理解通讯基本模型对于任何一项任务都是必要且至关重要。
2. 工业通信中的特殊需求
相比于一般性交流，工业通信有其独特之处。这主要体现在时间相关特征上，如实时性、频率抖动生命周期响应时间同步以及空间时间的一致性或相关性。此外，由于工作环境不同于办公室等非生产环境，因此需要考虑设备耐久性和适应能力。
3. 现场总线满足工业通信需求
OSI模型定义了网络框架，其中物理层负责定义物理介质及其连接方式，并规定编码方式校验方法带宽频谱载波波特率电缆类型连接器设计。而数据链路层负责创建传输和接收数据包。在这个层面上，现场总线被细分为LLC（逻辑链接控制）和MAC（媒体访问控制）两部分前者提供网络层协议并管理与对等体逻辑沟通后者提供对特定物理编码访问和传输。应用层规定交互格式并定义设备各种信息状态参数。
3.1 替代4-20mA接线方案
为了抗噪声减少电缆诊断功能等优势，现在越来越多采用数字化替代模拟信号如4-20mA技术。这就要求智能传感器执行器具备计算能力数字化标准因此成本相较提高分布式智能成为一种趋势。
3.2 RS-232与RS-485电气标准
人们可能会把RS-232或RS-485当作某种“总线”然而实际上它们仅仅是一种接口标准主要描述的是信号机械功能两者的区别在于逻辑表示前者使用电压差表示01后者使用01表示01而不是485只是一种物理介质所以不能混淆它只是有些现场总线基于RS-485作为其物理界限定义因此不应该认为他们是一个概念上的联系而是独立存在的两个东西。
3.3 曼彻斯特编码及其他概念
曼彻斯特编码隐藏在每个代码元内跳变低到高或者高到低代表一个代码元先理解字母单词比特位数波速比速率单词由字母组成也可以由几个字母组成即码元数比特数倍数关系我们都有背单词经历比如说记忆10个单词假设每个单词由4个字母组成那就是日记记录速度而不是日记读取速度这个例子表明了波速直接影响比速率同时还涉及到了单位时间内代码元数量决定了波速而单位时间内位移决定了比速率这也是为什么我们常说学习新知识时首先要掌握基础然后才能进行深入研究，因为基础构建起整个知识体系结构像建筑工人一样打好基坑才能够修建起楼房一样我们的思维过程也是如此从简单逐渐向复杂发展以建立更深入更全面的人类知识体系结构为目标.
结语
本文旨在阐述如何从工业通信角度理解现场总线，以及CAN 总行由三部分组成的情感共鸣。本文详细介绍了OSI模型中的各级别及其作用，以及如何通过LLC MAC两级别来实现有效的数据链路层管理。此外，本文还讨论了一些具体案例，如替代4-20mA技术、RS232与RS485比较以及曼彻斯特编码等，以此来展示如何通过分析不同的技术规范来了解现有的行业标准。此外，本文还强调了解这些基础知识对于建立更好的工程解决方案至关重要。
参考文献
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[4] 谢晓东.(2020). CAN bus原理与应用 [M]. 北京: 中国铁道出版社.
图片来源
图1: OSI七层模型示意图(http://www.ituring.com.cn/article/74694)
图2: 客户端/服务器模式示意图(http://blog.csdn.net/xiaomingzhang1987/article/details/7940435)
图3: 发布/订阅模式示意图(http://www.cnblogs.com/xiaomingzhang1987/p/5481469.html)
