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06-18
基金会现场总线根据基金会总线组织的定义，FF总线是一种全数字化、串行、双向传输的通信系统。
它是可以连接现场各种现场仪表的信号传输系统。
它最根本的特点是它是专门为工业过程自动化而开发的。
它有完整的措施来满足苛刻的使用环境、本质安全、总线供电等。
为此，有人将FF总线称为专门为过程控制而设计的现场总线。
在FF协议标准中，FF分为低速H1总线和高速H2总线。
H1主要针对过程自动化，传输速率为31.25Kbps，传输距离可达m（可通过中继器延长），支持总线供电和本安防爆。
高速总线协议H2主要用于制造自动化，传输速率分为1Mbps和2.5Mbps两种。
不过，原计划的H2高速总线标准已被现场总线基金会放弃，取而代之的是基于以太网的高速总线HSE。
FF总线的通信模型 为了实现通信系统的开放性，FF通信模型参考了OSI模型。
H1总线的通信模型包括物理层、数据链路层、应用层，并在其之上添加了用户层。
物理层采用IEC8-2的协议规范；数据链路层DLL指定如何共享网络和调度设备之间的通信，并通过链路活动调度器LAS管理现场总线访问；应用层规定了设备之间交换的数据、命令、事件信息以及请求响应中的信息格式。
H1的应用层分为两个子层——总线访问子层FAS和总线消息规范子层FMS。
功能块应用进程只使用FMS，FAS负责将FMS映射到DLL。
用户层用于形成用户所需的应用程序，如规定标准功能块、设备描述等。
而数据链路层和应用层往往被视为一个整体，统称为通信栈。
HSE采用基于以太网和TCP/IP的六层协议结构的通信模型。
其中，第一至第四层为标准互联网协议；第五层是现场设备接入会话，为现场设备接入代理提供会话组织和同步服务；第七层是应用层，也分为FMS和现场设备接入FDA。
Sub层，其中FDA的作用与H1的FAS类似，也是基于虚拟通信关系向FMS提供通信服务。
H1总线协议 H1总线的物理层根据IEC和ISA标准定义，符合ISA S50.02物理层标准、IEC2物理层标准和FF-31.25Kbps物理层规范。
当物理层接收到来自通信栈的消息时，会在数据帧中添加前导码和定界码，并对其进行数据编码，然后将生成的物理信号通过发送驱动程序发送到总统传输介质。
相反，当接收到信号时，需要反向解码。
现场主席采用曼彻斯特编码技术，将数据编码加载到直流电压或电流上，形成“同步串行信号”。
前导码是一个 8 位数字信号，接收器用它来同步其内部时钟。
起始定界码和结束定界码指示现场总线信息的起点和终点。
长度为8个时钟周期。
两者均按规定由“0”、“1”、“N+”、“N-”组成。
顺序组合。
图4.5(a)展示了H1总线的配置思路。
总线两端连接终端器，构成31.25KHz信号的通带电路。
发送设备产生的信号为31.25KHz、峰峰值为15~20mA的电流信号，如图(b)所示；它被传输到相当于50Ω的等效负载，在直流电源电压上产生0.75~1V的峰峰值调制。
电压。
H1支持总线供电和非总线供电。
通信堆栈包括三部分：数据链路层DLL、现场总线访问子层FAS和现场总线消息规范FMS。
DLL的主要功能是调度总线访问。
总线访问通过链路活动调度程序 LAS 进行管理。
每个公交车段上有一个 LAS。
H1总线的通信分为两类：预定/周期通信和非预定/非周期通信。
前者一般用于设备之间周期性地传输测量和控制数据。
它具有最高优先级，其他操作仅在调度的传输之间执行。
FAS子层位于FMS和DLL之间。
它利用DLL的调度和非调度特性为FMS和应用进程提供消息传递服务。
FAS的协议机制可以分为三层：FAS服务协议机制、应用关系协议机制、DLL映射协议机制以及它们之间以及与相邻层的关系。
FAS服务协议机制负责将发送的信息转换为FAS内部协议格式，并为服务选择合适的应用关系协议机制。
应用关系协议机制包括虚拟通信关系VCR描述的三种服务类型：客户端/服务器、报告分发和发布/接收。
它们的区别主要在于FAS如何应用数据链路层进行消息传输。
DLL映射协议机制是到下层、数据链路层的接口。
它将FAS内部协议格式从应用关系协议机制转换为数据链路层DLL可接受的服务格式并发送给DLL，反之亦然。
FMS描述了建立用户应用程序所需的消息所必需的通信服务、信息格式和协议行为。
对于不同的对象类型，FMS定义了相应的FMS通信服务。
用户应用程序可以使用标准消息格式集在现场总线上相互发送消息。
用户层定义了基于标准模块的用户应用程序，使得设备和系统的集成和互操作更容易实现。
用户层由两个重要部分组成：功能块和设备描述语言。
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