基金会现场总线协议的开发
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摘要
基金会现场总线(Foundation Fieldbus,FF)是当今自动化领域的热点，基于FF的现场总线控制系统(Fieldbus Control System)逐步取代集散控制系统(Distributed Control System,DCS)已成为工业界的趋势。开发基于FF的控制系统的关键是研究和开发FF协议，本论文要解决的就是FF协议开发和实现中的若干关键问题。
本文的主要内容涵盖了以下几个方面：
一、现场总线综述。这部分介绍了现场总线的发展历程和现场总线的八种国际标准，同时展望了现阶段现场总线的发展趋势。
二、FF通讯栈和数据链路层。这部分是本论文的核心内容，作者结合自己的实际开发过程分析了FF的关键部分——数据链路层，并提供了具体的解决方案。
下面的几部分作者不是核心的开发人员，但考虑到本论文的目的是记述一个完整的协议栈的开发过程，因而在这里一并作了探讨。
三、系统管理，网络管理。这两部分是FF不同于ISORF之处，这里作者介绍了其功能和实现过程。
四、应用层。这部分实现了用户和协议底层的格式转换工作，作者作了作了详细介绍和分析。
五、用户层。这部分的重点内容是功能块，它是FF实现互可操作的保证，也是FF不同于其他总线的独特之处，作者作了详尽的分析。
六、作者提出了自己的上位机监控软件实现方案，并展望了开发FF协议的前景。
Foundation Fieldbus (FF) is the focus of industrial control science today. The Fieldbus Control System (FCS) based on FF is replacing the Distributed Control System (DCS) in the near future. One of the key problems of developing FCS is research and development of FF protocol, which is the main purpose of this thesis.
This thesis includes as following:
1 .The summary of Fieldbus, including the history of Fieldbus, the international standard of Fieldbus and the prospect of Fieldbus.
2.The core part of this thesis FF procotol stack and the Data Link Layer. The subprotocol is analysed and the whole development solution is presented here.
3.The Network Management and System Management sublayer, which is the unique part of FF and whose implement and functions are provided.
4.The Application sublayer, which converts the information format between the user and the lower protocol layer.
5.The User sublayer. The key part, Function Block is the assurance of the interoperation of iT.
6.Finally, the solution of the monitor software based on host PC and the prospect of development of FF protocol is presented,
本文的主要内容涵盖了以下几个方面：
一、现场总线综述。这部分介绍了现场总线的发展历程和现场总线的八种国际标准，同时展望了现阶段现场总线的发展趋势。
二、FF通讯栈和数据链路层。这部分是本论文的核心内容，作者结合自己的实际开发过程分析了FF的关键部分——数据链路层，并提供了具体的解决方案。
下面的几部分作者不是核心的开发人员，但考虑到本论文的目的是记述一个完整的协议栈的开发过程，因而在这里一并作了探讨。
三、系统管理，网络管理。这两部分是FF不同于ISORF之处，这里作者介绍了其功能和实现过程。
四、应用层。这部分实现了用户和协议底层的格式转换工作，作者作了作了详细介绍和分析。
五、用户层。这部分的重点内容是功能块，它是FF实现互可操作的保证，也是FF不同于其他总线的独特之处，作者作了详尽的分析。
六、作者提出了自己的上位机监控软件实现方案，并展望了开发FF协议的前景。
Foundation Fieldbus (FF) is the focus of industrial control science today. The Fieldbus Control System (FCS) based on FF is replacing the Distributed Control System (DCS) in the near future. One of the key problems of developing FCS is research and development of FF protocol, which is the main purpose of this thesis.
This thesis includes as following:
1 .The summary of Fieldbus, including the history of Fieldbus, the international standard of Fieldbus and the prospect of Fieldbus.
2.The core part of this thesis FF procotol stack and the Data Link Layer. The subprotocol is analysed and the whole development solution is presented here.
3.The Network Management and System Management sublayer, which is the unique part of FF and whose implement and functions are provided.
4.The Application sublayer, which converts the information format between the user and the lower protocol layer.
5.The User sublayer. The key part, Function Block is the assurance of the interoperation of iT.
6.Finally, the solution of the monitor software based on host PC and the prospect of development of FF protocol is presented,
引文
[1] Foundation Specification Data Link Protocol Specication, Revision 1.4, Date June 29,1999
[2] Foundation Specification Data Link Service Subset, Revision 1.4, Date June 29,1999
[3] Foundation Specification Fieldbus Access Sublayer, Revision 1.4, Date June 29,1999
[4] Foundation Specification Fieldbus Message Specification, Revision 1.4, Date June 29,1999
[5] Foundation Specification System Management, Revision 1.4, Date June 29,1999
[6] Foundation Specification Network Management, Revision 1.4, Date June 29,1999
[7] Foundation Specification System Architechment, Revision 1.4, Date June 29,1999
[8] Foundation Specification Function Block Application Process (Part 1), Revision 1.4, Date June 29,1999
[9] Foundation Specification Function Block Application Process (Part 2), Revision 1.4, Date June 29,1999
[10] IEC61158-4, Data Link Protocol Specification, Date 10-15, 1999
[11] 刘子行，陈磊，冯冬芹等，“基金会现场总线(FF)技术”讲座 第2讲 FF链路活动调度器(LAS)工作机理，自动化仪表，2001 Vol 22 No7
[12] 刘子行，赵鹏程等，“基金会现场总线(FF)技术”讲座第4讲 FF协议中的有限状态机模型分析，自动化仪表，2001 Vol 22 No 9
[13] 陈磊，金建祥等，“基金会现场总线(FF)技术”讲座第3讲 FF总线中的差错控制与流量控制，自动化仪表，2001 Vol 22 No 8
[14] 胥正川，王宏，王智，基金会现场总线数据链路层工作机理及其实现，信息与控制，1999Vol 28 No 5
[15] 汤健彬，基于FF现场总线的FCS系统研究，博士学位论文，2000
[16] 庄建国，基于FF的现场总线控制系统研究与开发，硕士学位论文，1999
[17] 施一明，冯冬芹，金建祥，现场总线的标准与发展，电工技术杂志，2000年第9期
[18] 阳宪惠，现场总线技术及其应用，清华大学出版社，1999，6
[19] Andrew S. Tanenbaum著，熊桂喜，王小虎等译，计算机网络，清华大学出版社，1998，7
[20] C程序设计，谭浩强，清华大学出版社，1991，7
[21] 严蔚敏，吴伟民，数据结构，清华大学出版社，1996，7
[22] 唐鸿儒等，现场总线设备管理技术，自动化仪表，2000 Vol 21 No 5
[23] 彭瑜，从Interkama'99看自动化技术发展的三个趋向，自动化仪表，2000 Vol 21 No 3
[24] 孙国林，梁怀喜，从INTERKAMA'看现场总线，自动化仪表，2000，Vol 21 No 12
[25] 范铠，现场总线的发展趋势，自动化仪表，2000，Vol 21 No 2
[26] 缪学勤，现场总线技术的最新进展，自动化仪表，2000，Vol 21 No 6
[27] 缪学勤，现场总线技术的最新进展(续完)，自动化仪表，2000，Vol 21 No 7
[28] 李嘉，杨佃福，引入以太网技术是现场总线技术发展的一个必然趋势，自动化仪表，2001，Vol 5 No 5
[29] 冯冬芹，施一明，褚健，“基金会现场总线(FF)技术”讲座第1讲基金会现场总线(FF)的发展与特点，自动化仪表，2001，Vol 22 No 6
[30] 许小林等，“基金会现场总线(FF)技术”讲座第5讲FF总线访问子层FAS工作机理及实现，自动化仪表，2001，Vol 22 No 11
[31] 谢希仁，计算机网络(第二版)，大连理工大学出版社，1996-4
[32] 龚正虎，计算机网络协议工程，国防科技大学，1993
[33] NI-FBUS User Manual for Windows NT, National Instruments Corporation, 1997
[34] HI-TECH C, HI-TECH Software Corporation, 1996
[35] 16-bit 80C51XA(extended Architecture) Microcontrollers Data Handbook, Philips Semiconductors, 1997
[2] Foundation Specification Data Link Service Subset, Revision 1.4, Date June 29,1999
[3] Foundation Specification Fieldbus Access Sublayer, Revision 1.4, Date June 29,1999
[4] Foundation Specification Fieldbus Message Specification, Revision 1.4, Date June 29,1999
[5] Foundation Specification System Management, Revision 1.4, Date June 29,1999
[6] Foundation Specification Network Management, Revision 1.4, Date June 29,1999
[7] Foundation Specification System Architechment, Revision 1.4, Date June 29,1999
[8] Foundation Specification Function Block Application Process (Part 1), Revision 1.4, Date June 29,1999
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