C phát hiện xung đột, hủy bỏ bức đIện hờ một thời gian ngẫu nhiên và lặp lạ
b) Chế độ bắt taya) Cấu hình ghép nối tối thiểu
2.8.1 Dịch vụ truyền thụng
Một hệ thống truyền thụng cung cấp dịch vụ truyền thụng cho cỏc thành viờn
tham gia nối mạng. Cỏc dịch vụ đú được dựng cho việc thực hiện cỏc nhiệm vụ khỏc nhau như trao đổi dữ liệu, bỏo cỏo trạng thỏi, tạo lập cấu hỡnh và tham số húa thiết bị trường, giỏm sỏt thiết bị và cài đặt chương trỡnh. Cỏc dịch vụ truyền thụng do nhà cung cấp hệ thống truyền thụng thực hiện bằng phần cứng hoặc phần mềm. Việc khai thỏc cỏc dịch vụ đú từ phớa người sử dụng phải thụng qua phần mềm giao diện mạng, để tạo lập cỏc chương trỡnh ứng phần mềm dụng, vớ dụ chương
trỡnh điều khiển, giao diện người-mỏy (HMI) và điều khiển giỏm sỏt (SCADA).
Cỏc giao diện mạng này cú thể được cài đặt sẵn trờn cỏc cụng cụ phần mềm
chuyờn dụng (vớ dụ phần mềm lập trỡnh PLC, phần mềm SCADA, phần mềm quản lý mạng), hoặc qua cỏc thư viện phần mềm phổ thụng khỏc dưới dạng cỏc
hàm dịch vụ (vớ dụ với C/C++, VisualBasic, Delphi, OLE/DDE).
Mỗi hệ thống truyền thụng khỏc nhau cú thể qui định một chuẩn riờng về tập hợp cỏc dịch vụ truyền thụng của mỡnh. Vớ dụ PROFIBUS định nghĩa cỏc hàm dịch vụ khỏc so với INTERBUS hay ControlNet. Một phần mềm chuyờn dụng khụng nhất thiết phải hỗ trợ toàn bộ cỏc dịch vụ truyền thụng của một hệ thống, nhưng cũng cú thể cựng một lỳc hỗ trợ nhiều hệ thống truyền thụng khỏc nhau. Vớ dụ với một cụng cụ phần mềm SCADA ta cú thể đồng thời khai thỏc dữ liệu từ cỏc đầu đo hay cỏc PLC liờn kết với cỏc bus trường khỏc nhau, nhưng khụng cần tới dịch vụ hỗ trợ cài đặt chương trỡnh điều khiển cho cỏc PLC.
Cú thể phõn loại dịch vụ truyền thụng dựa theo cỏc cấp khỏc nhau: cỏc dịch vụ sơ cấp (vớ dụ tạo và ngắt nối), dịch vụ cấp thấp (vớ dụ trao đổi dữ liệu) và cỏc dịch vụ cao cấp (tạo lập cấu hỡnh, bỏo cỏo trạng thỏi). Một dịch vụ ở cấp cao hơn cú thể sử dụng cỏc dịch vụ cấp thấp để thực hiện chức năng của nú. Vớ dụ dịch vụ tạo lập cấu hỡnh hay bỏo cỏo trạng thỏi cuối cựng cũng phải sử dụng dịch vụ trao đổi dữ liệu để thực hiện chức năng của mỡnh. Mặt khỏc, trao đổi dữ liệu thường đũi hỏi
tạo và ngắt nối. Phõn cấp dịch vụ truyền thụng cũn cú ý nghĩa là tạo sự linh hoạt cho phớa người sử dụng. Tựy theo nhu cầu về độ tiện lợi hay hiệu suất trao đổi thụng tin mà người ta cú thể quyết định sử dụng một dịch vụ ở cấp nào.
2.8.2 Giao thức
Bất cứ sự giao tiếp nào cũng cần một ngụn ngữ chung cho cỏc đối tỏc. Trong kỹ thuật truyền thụng, bờn cung cấp dịch vụ cũng như bờn sử dụng dịch vụ đều
phải tuõn thủ theo cỏc qui tắc, thủ tục cho việc giao tiếp, gọi là giao thức. Giao thức chớnh là cơ sở cho việc thực hiện và sử dụng cỏc dịch vụ truyền thụng.
Một qui chuẩn giao thức bao gồm cỏc thành phần sau:
• Cỳ phỏp (syntax): Qui định về cấu trỳc bức điện, gúi dữ liệu dựng khi trao
đổi, trong đú cú phần thụng tin hữu ớch (dữ liệu) và cỏc thụng tin bổ trợ
như địa chỉ, thụng tin điều khiển, thụng tin kiểm lỗi,...
• Ngữ nghĩa (semantic): Qui định ý nghĩa cụ thể của từng phần trong một bức điện, như phương phỏp định địa chỉ, phương phỏp bảo toàn dữ liệu, thủ tục điều khiển dũng thụng tin, xử lý lỗi,...
• Định thời (timing): Qui định về trỡnh tự, thủ tục giao tiếp, chế độ truyền
(đồng bộ hay khụng đồng bộ), tốc độ truyền thụng,...
Việc thực hiện một dịch vụ truyền thụng trờn cơ sở cỏc giao thức tương ứng được gọi là xử lý giao thức Núi một cỏch khỏc, quỏ trỡnh xử lý giao thức cú thể là
mó húa (xử lý giao thức bờn gửi) và giải mó (xử lý giao thức bờn nhận). Tương tự như cỏc dịch vụ truyền thụng, cú thể phõn biệt cỏc giao thức cấp thấp và giao thức cao cấp. Cỏc giao thức cao cấp là cơ sở cho cỏc dịch vụ cao cấp và cỏc giao thức cấp thấp là cơ sở cho cỏc dịch vụ cấp thấp.
Giao thức cao cấp gần với người sử dụng, thường được thực hiện bằng phần mềm. Một số vớ dụ về giao thức cao cấp là FTP (File Transfer Protocol) dựng trong trao đổi file từ xa, HTTP (Hypertext Transfer Protocol) dựng để trao đổi cỏc trang HTML trong cỏc ứng dụng Web, MMS (Manufacturing Message
Specification) dựng trong tự động húa cụng nghiệp.
Giao thức cấp thấp gần với phần cứng, thường được thực hiện trực tiếp bởi cỏc mạch điện tử. Một số vớ dụ giao thức cấp thấp quen thuộc là TCP/IP
(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) được dựng phổ biến trong
Internet, HART (Highway Adressable Remote Transducer) dựng trong điều khiển quỏ trỡnh, HDLC (High Level Data-link Control) làm cơ sở cho nhiều giao thức khỏc và UART dựng trong đa số cỏc giao diện vật lý của cỏc hệ thống bus trường.
Giao thức HDLC
HDLC cho phộp chế độ truyền bit nối tiếp đồng bộ hoặc khụng đồng bộ. Một bức điện, hay cũn gọi là khung (frame) cú cấu trỳc như sau:
01111110 8/16 bit 8 bit n bit 16/32 bit 01111110
Cờ Địa chỉ Điều khiển Dữ liệu FCS Cờ
Mỗi khung được khởi đầu và kết thỳc bằng một cờ hiệu (flag) với dóy bit
01111110. Dóy bit này được đảm bảo khụng bao giờ xuất hiện trong cỏc phần thụng tin khỏc qua phương phỏp nhồi bit (bit stuffing), tức cứ sau một dóy 5 bit cú giỏ trị 1 (11111) thỡ một bit 0 lại được bổ sung vào (chi tiết xem phần Bảo toàn dữ
liệu). ễ địa chỉ tiếp theo chứa địa chỉ bờn gửi và bờn nhận. Tựy theo cỏch gỏn địa
chỉ 4 hoặc 8 bit (tương ứng với 32 hoặc 256 địa chỉ khỏc nhau), ụ này cú chiều dài là 8 hoặc 16 bit.
Trong HDLC cú ba loại bức điện, được phõn biệt qua ụ thụng tin điều khiển (8 bit), đú là:
• Information Frames: Khung thụng tin (I-Format)
• Supervisory Frames: Khung giỏm sỏt vận chuyển dữ liệu (S-Format)
• Unnumbered Frames: Khung bổ trợ kiểm soỏt cỏc mối liờn kết giữa cỏc trạm (U-Format).
Cấu trỳc của ụ thụng tin điều khiển được qui định như sau:
1 2 3 4 5 6 7 8
I-Format 0 N(S) P/F N(R)
S-Format 1 0 S P/F N(R)
U-Format 1 1 M P/F M
N(S): Số thứ tự khung đó được gửi chia modulo cho 8 N(R): Số thứ tự khung chờ nhận được chia modulo cho 8 P/F: Bit chỉ định kết thỳc quỏ trỡnh truyền
S,M: Cỏc bit cú chức năng khỏc.
ễ thụng tin cú độ dài biến thiờn, cũng cú thể để trống nếu như bức điện khụng dựng vào mục đớch vận chuyển dữ liệu. Sau ụ thụng tin là đến dóy bit kiểm lỗi (FCS = Frame Check Sequence), dựng vào mục đớch bảo toàn dữ liệu. Tốc độ
truyền thụng tiờu biểu đối với HDLC từ 9,6 kbit/s đến 2 Mbit/s.
Giao thức UART
UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) là một mạch vi điện tử
được sử dụng rất rộng rói cho việc truyền bit nối tiếp cũng như chuyển đổi song
song/nối tiếp giữa đường truyền và bus mỏy tớnh (xem mục Chế độ truyền tải).
UART cho phộp lựa chọn giữa chế độ truyền một chiều, hai chiều đồng bộ hoặc hai chiều khụng đồng bộ. Việc truyền tải được thực hiện theo từng ký tự 7 hoặc 8 bit, được bổ sung 2 bit đỏnh dấu đầu cuối và một bit kiểm tra lỗi chẵn lẽ (parity
bit). Vớ dụ với ký tự 8 bit được minh họa dưới đõy.
Start 0 1 2 3 4 5 6 7 P Stop
0 LSB MSB 1
Bit khởi đầu (Start bit) bao giờ cũng là 0 và bit kết thỳc (Stop bit) bao giờ cũng là 1. Cỏc bit trong một ký tự được truyền theo thứ tự từ bit thấp (LSB) tới bit cao (MSB). Giỏ trị của bit chẵn lẻ P phụ thuộc vào cỏch chọn:
• Nếu chọn parity chẵn, thỡ P bằng 0 khi tổng số bit 1 là chẵn.
• Nếu chọn parity lẻ, thỡ P bằng 0 khi tổng số bit 1 là lẻ.