智能化育苗盤(pán)架通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與通信協(xié)議設(shè)計(jì)

向緒友，周 超，賀 藝，李 亮，楊雨辰

（湖南省農(nóng)業(yè)信息與工程研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

智能化育苗盤(pán)架是一種環(huán)境完全可控工廠化育苗生產(chǎn)設(shè)備，架體為金屬構(gòu)件，設(shè)置2個(gè)盤(pán)組，每個(gè)盤(pán)組設(shè)置5～7層盤(pán)托，育苗盤(pán)穴置于盤(pán)托中，支持包括潮汐式育苗在內(nèi)的多種工廠化育苗模式[1-2]；具有統(tǒng)一的構(gòu)件接口、網(wǎng)絡(luò)接口、電源接口和灌溉接口，可用模塊化組裝方法聯(lián)結(jié)成復(fù)合盤(pán)架；內(nèi)置通信網(wǎng)絡(luò)（TCN,tray communication network）連接內(nèi)部變送器和執(zhí)行器等ECU（Electronic Control Unit）設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)盤(pán)架內(nèi)水肥、光照等環(huán)境因子進(jìn)行高可靠自主容錯(cuò)控制，進(jìn)一步降低育苗管理、投入品使用和能耗等成本[3-5]。筆者設(shè)計(jì)了一種育苗盤(pán)架通信網(wǎng)絡(luò)（TCN）的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議，較好地滿足了智能化育苗的實(shí)際應(yīng)用需求。

1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

TCN總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。上層為工業(yè)以太網(wǎng)（NE），是育苗盤(pán)架的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)接口，用于連接外部網(wǎng)絡(luò)、育苗盤(pán)架內(nèi)置寬帶網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如攝像頭）以及級(jí)聯(lián)育苗盤(pán)架。下層為CAN總線（NC），用于連接育苗盤(pán)架內(nèi)變送器和執(zhí)行器等節(jié)點(diǎn)設(shè)備。NE與NC之間通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊連接，使NC節(jié)點(diǎn)能通過(guò)NE與外部網(wǎng)絡(luò)通信。

圖1 TCN結(jié)構(gòu)示意圖

實(shí)際應(yīng)用中，通常將多個(gè)育苗盤(pán)架級(jí)聯(lián)后再集成上位系統(tǒng)組成可管理的基本生產(chǎn)單元（PU）。PU包含一個(gè)上位系統(tǒng)和n（n≤15）個(gè)育苗盤(pán)架，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 PU網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

2 NC節(jié)點(diǎn)設(shè)備設(shè)計(jì)

NC網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是一種CAN總線設(shè)備，除了具有基本CAN總線設(shè)備屬性外，還包含基于統(tǒng)一編碼的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符、尋址寄存器（CTR）、位置寄存器（CLR）和節(jié)點(diǎn)共享變量（NSV）等特征，這些特征用于滿足育苗盤(pán)架智能化的特殊需求。

2.1 標(biāo)識(shí)符定義

NC節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符（NID）用于節(jié)點(diǎn)尋址，由第一標(biāo)識(shí)符、第二標(biāo)識(shí)符和第三標(biāo)識(shí)符組成。第一標(biāo)識(shí)符是統(tǒng)一分配給入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的分類編碼（NDT），第二標(biāo)識(shí)符是部署時(shí)分配給同類在網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備的編號(hào)（NDN），第三標(biāo)識(shí)符是在網(wǎng)節(jié)點(diǎn)設(shè)備作用的盤(pán)組號(hào)（NDG）。這種形式的NID用于在多主通信模式下支持點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)和廣播3種通信方式，原則上不允許NC中存在NDT、NDN和NDG均相同的節(jié)點(diǎn)。

利用NDT將一種物理設(shè)備劃分成多種不同類型的節(jié)點(diǎn)設(shè)備/邏輯設(shè)備，將節(jié)點(diǎn)應(yīng)用和節(jié)點(diǎn)間通信建立在邏輯設(shè)備之上，有利于降低設(shè)備研發(fā)和使用成本。例如，該設(shè)計(jì)中的溢水流量變送器和進(jìn)水流量變送器本質(zhì)上是NDT不同的流量變送器。

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，NDT是圖3所示意的5位位組，保留位組00000B和11111B后，可編碼30個(gè)類型的邏輯設(shè)備。00000B保留給廣播通信方式，11111B保留給協(xié)議網(wǎng)關(guān)。

圖3 NDT編碼示意圖

NDN是圖4所示的3位位組，保留位組000B后，可編碼6個(gè)邏輯設(shè)備。000B保留給點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信方式。

圖4 NDN編碼示意圖

例如，NID中包含11101001B的節(jié)點(diǎn)是NC中的1號(hào)溢水控制執(zhí)行器，NID中包含11101010B的節(jié)點(diǎn)是NC中的2號(hào)溢水控制執(zhí)行器。當(dāng)溢水流變變送器（NDT為00010B）感知到存在溢水流量時(shí)，用點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)消息通信方式修改NDT為11101B的節(jié)點(diǎn)的溢水監(jiān)控共享變量值，從而1號(hào)溢水控制執(zhí)行器和2號(hào)溢水控制執(zhí)行器觸發(fā)關(guān)閉進(jìn)水閥的處理過(guò)程。

2.2 CTR和CLR寄存器

CTR和CLR寄存器用于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符和在PU中的位置信息。位置信息是一個(gè)三元組（LX, LY,LZ），作用范圍僅限于節(jié)點(diǎn)所屬的PU，用于方便設(shè)備維護(hù)。

CTR是8位寄存器，分成2個(gè)位組，格式如圖5所示，第7位到第3位存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的NDT，第2位到第0位存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)NDN。

圖5 CTR位組格式

CLR是8位寄存器，分成3個(gè)位組，格式如圖6所示，第7位至第4位為盤(pán)架號(hào)（育苗盤(pán)架在PU中的編號(hào)），第3位為盤(pán)組號(hào)，第2位至第0位是盤(pán)層號(hào)。LX、LY和LZ約束了一個(gè)PU最多包含15個(gè)育苗盤(pán)架（保留0000B），一個(gè)育苗架最多存在2個(gè)盤(pán)組，一個(gè)盤(pán)組最多存在7個(gè)盤(pán)層。LY也是節(jié)點(diǎn)的第三標(biāo)識(shí)符。

圖6 CLR位組格式

CTR和CLR在節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)被初始化，初始化值取自于持久化裝置（如非易失性存儲(chǔ)器、DIP開(kāi)關(guān)等）。

2.3 共享變量

節(jié)點(diǎn)共享變量（NSV）用于存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的配置、狀態(tài)和過(guò)程數(shù)據(jù)，節(jié)點(diǎn)間通過(guò)消息讀寫(xiě)彼此的NSV。NSV是一個(gè)如圖7所示TAV結(jié)構(gòu)的實(shí)例，由Tage、Attri和Value這3個(gè)域組成，Tage域是統(tǒng)一分配的NSV的唯一標(biāo)識(shí)符，Attri域是NSV的操作屬性，Value域是NSV的值。通信時(shí)，NSV的值轉(zhuǎn)換成兩字節(jié)格式（TBF，two byte format）后封裝在PDU中。

圖7 TAV結(jié)構(gòu)

如圖8所示，Attri域各位組的語(yǔ)義為：

圖8 Attri域位組格式

A1，訪問(wèn)權(quán)限，00B表示可讀寫(xiě)，01B表示只讀，10B和11B保留；

A2，掃描優(yōu)先級(jí)，用于指定節(jié)點(diǎn)應(yīng)用掃描和處理NSV的時(shí)間周期；

A3，Value域長(zhǎng)度（字節(jié)數(shù)）。

節(jié)點(diǎn)初始化后，節(jié)點(diǎn)應(yīng)用周期性地掃描NSV表，并根據(jù)NSV值的變化情況觸發(fā)相應(yīng)的處理過(guò)程。掃描周期定義為相隔多少個(gè)時(shí)鐘脈沖掃描一次NSV表，一個(gè)NSV可關(guān)聯(lián)多個(gè)掃描周期，每個(gè)掃描周期的大小可動(dòng)態(tài)設(shè)置。掃描優(yōu)先級(jí)基于掃描周期定義，缺省定義3個(gè)優(yōu)先級(jí)SP1、SP2和SP3，對(duì)應(yīng)掃描周期的時(shí)鐘脈沖數(shù)分別為s1、s2和s3，s3＜s2＜s1，約定A2.0為1B時(shí)按周期s3觸發(fā)NSV為SP3定義的處理過(guò)程，A2.1為1B時(shí)按周期s2觸發(fā)NSV為SP2定義的處理過(guò)程，A2.2為1B時(shí)按周期s1觸發(fā)NSV為SP1定義的處理過(guò)程。通常，SP3用于觸發(fā)高實(shí)效性處理過(guò)程（如關(guān)閉進(jìn)水閥），SP1用于觸發(fā)低時(shí)效性處理過(guò)程（如感知數(shù)據(jù)上傳）。

3 通信協(xié)議設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)僅討論NC的應(yīng)用層通信協(xié)議。

NC是基于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)，CAN 協(xié)議只定義了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，需要針對(duì)育苗盤(pán)架通信網(wǎng)絡(luò)特定應(yīng)用需求（可靠、自主、容錯(cuò)等）自定義應(yīng)用層協(xié)議——NCAP?；贜CAP的NC基本通信模型如圖9所示，PDU是協(xié)議數(shù)據(jù)單元。

圖9 基于NCAP的NC基本通信模型

NCAP設(shè)計(jì)成無(wú)連接和無(wú)會(huì)話管理的通信協(xié)議，只支持R2（request，response）通信模式，僅包含請(qǐng)求信息（R1M）和應(yīng)答信息（R2M）2種消息對(duì)象，相對(duì)DeviceNet、CANopen等基于CAN總線的應(yīng)用層協(xié)議[6-7]而言是一種簡(jiǎn)單協(xié)議。

3.1 消息事務(wù)

NCAP將一個(gè)完整的通信過(guò)程定義成消息事務(wù)（MT，簡(jiǎn)稱為事務(wù)），事務(wù)關(guān)聯(lián)參與通信的左節(jié)點(diǎn)和右節(jié)點(diǎn)，包含一個(gè)R1M、一個(gè)或多個(gè)R2M、起始時(shí)間（MTT）和生命期（MTP）4個(gè)基本屬性，MTT是左節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建事務(wù)時(shí)的節(jié)點(diǎn)事務(wù)時(shí)間（節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)時(shí)間的一種表達(dá)形式），MTP是事務(wù)從創(chuàng)建到終止所經(jīng)歷的時(shí)間，MTT和MTP定義了事務(wù)的時(shí)間邊（起止時(shí)間窗口），表示為tw（mtt，tvp），其中，mtt是事務(wù)的MTT值，tvp是事務(wù)的MTP值。

通信時(shí)，左節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建事務(wù)后生成該事務(wù)的M1R并發(fā)送給右節(jié)點(diǎn)，右節(jié)點(diǎn)接收處理M1R后生成同一事務(wù)下的M2R后發(fā)送給左節(jié)點(diǎn)，一個(gè)右節(jié)點(diǎn)只能產(chǎn)生一個(gè)M2R。事務(wù)中的R1M與R2M之間存在一對(duì)多關(guān)系，節(jié)點(diǎn)應(yīng)用利用事務(wù)屬性識(shí)別R1M與R2M之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，判斷R1M和R2M的時(shí)效性。NCAP未定義事務(wù)間上下文關(guān)系，因此協(xié)議層面不支持分段傳輸。

3.2 通信方式

為了滿足自主容錯(cuò)控制需求，NCAP支持點(diǎn)到點(diǎn)、點(diǎn)到多點(diǎn)和廣播通信方式。假定NC中存在n個(gè)節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)指左節(jié)點(diǎn)將R1M發(fā)送給唯一1個(gè)右節(jié)點(diǎn)，特點(diǎn)是相關(guān)事務(wù)包含1個(gè)R1M和1個(gè)R2M，典型應(yīng)用場(chǎng)景是變送器將感知數(shù)據(jù)發(fā)送給協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊；點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)指左節(jié)點(diǎn)將1個(gè)R1M同時(shí)發(fā)送給m（n≥m＞1）NDT相同的右節(jié)點(diǎn)，特點(diǎn)是相關(guān)事務(wù)包含1個(gè)R1M和m個(gè)R2M，典型應(yīng)用場(chǎng)景是溢水變送器將流量值發(fā)送給多個(gè)溢水控制執(zhí)行器；廣播指左節(jié)點(diǎn)將R1M同時(shí)發(fā)送給所有節(jié)點(diǎn)，特點(diǎn)是相關(guān)事務(wù)包含一個(gè)R1M和n個(gè)R2M，典型應(yīng)用場(chǎng)景是同步節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)時(shí)間。

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，節(jié)點(diǎn)應(yīng)用基于CAN擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀的29位標(biāo)識(shí)符指定通信方式。

3.3 消息格式

NCAP協(xié)議的消息格式以圖10所示的CAN擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀為基礎(chǔ)定義，表示為PDU。PDU由PDU頭（PDUH）和通信數(shù)據(jù)（PDUD）組成，分別對(duì)應(yīng)于CAN擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀的29位標(biāo)識(shí)符和8字節(jié)數(shù)據(jù)域。由于SOF、SRR、IDE、RTR等位組完全由CAN規(guī)范決定，對(duì)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用透明，PDU中沒(méi)有體現(xiàn)這些位組。通信時(shí)，PDU被封裝成CAN擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀后通過(guò)物理介質(zhì)傳送到其他節(jié)點(diǎn)，DLC在封裝時(shí)總是置為8。

圖10 CAN擴(kuò)展數(shù)據(jù)幀

3.3.1 PDUH PDUH是NCAP對(duì)CAN擴(kuò) 展 數(shù) 據(jù) 幀29位標(biāo)識(shí)符（ID.28～I(xiàn)D.0）的一種具體編碼，由8個(gè)位組組成，格式如圖11所示。

圖11 PDUH位組格式

以下基于消息m描述PDUH各位組語(yǔ)義。

MC，占用標(biāo)識(shí)符位ID.28～I(xiàn)D.27，值為00B時(shí)表示m是內(nèi)網(wǎng)消息，值為01B時(shí)表示m是全網(wǎng)消息，值為10B時(shí)表示m是時(shí)鐘同步消息，禁用11B。內(nèi)網(wǎng)消息僅限于在NC節(jié)點(diǎn)間傳遞，全網(wǎng)消息可以在NTCN節(jié)點(diǎn)間傳遞。只有協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊能發(fā)送時(shí)鐘同步消息，禁用11B是因?yàn)镃AN 協(xié)議規(guī)定消息幀標(biāo)識(shí)符前7位不能全為顯性位（1B）。

COT，占用標(biāo)識(shí)符位ID.26，值為0B時(shí)表示m是R1M，值1B時(shí)表示m是R2M。

DNT，占用標(biāo)識(shí)符位ID.25～I(xiàn)D.21，取值為dnt或00000B，前者表示只有節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型代碼為dnt的節(jié)點(diǎn)才能接收m，后者表示NC上所有節(jié)點(diǎn)為候選接收節(jié)點(diǎn)。協(xié)議規(guī)定非候選接收節(jié)點(diǎn)不能接收m，M2R中該位組不能置為00000B。

DNN，占用標(biāo)識(shí)符位ID.20～I(xiàn)D.18，取值為dnn或000B，前者表示只有節(jié)點(diǎn)設(shè)備編號(hào)為dnn的節(jié)點(diǎn)才能接收m，后者表示NC上所有匹配DNT的節(jié)點(diǎn)都能接收m。協(xié)議規(guī)定M2R中該位組總是置為000B。

SNT，占用標(biāo)識(shí)符位ID.17～I(xiàn)D.13，發(fā)送節(jié)點(diǎn)的第一標(biāo)識(shí)符，取值為CTR寄存器的NTC。

SDL，占用標(biāo)識(shí)符位ID.12～I(xiàn)D.5，發(fā)送節(jié)點(diǎn)的部署位置信息，取值于CLR寄存器。

LRI，占用標(biāo)識(shí)符位ID.4，位置相關(guān)指示符，值為0B時(shí)表示在節(jié)點(diǎn)尋址中使用節(jié)點(diǎn)第三標(biāo)識(shí)符，限定只有匹配SDL.LY的節(jié)點(diǎn)才能接受m；值為1B時(shí)表示節(jié)點(diǎn)判斷是否接收m與節(jié)點(diǎn)第三標(biāo)識(shí)符無(wú)關(guān)。

TVP，占用標(biāo)識(shí)符位ID.3～I(xiàn)D.0，取值為：1+mtp/8，其中，mtp是消息所在事務(wù)的生命期。

3.3.2 PDUD PDUD是CAN數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)域，長(zhǎng)度為8個(gè)字節(jié)，格式如圖12所示。

圖12 PDUD格式

MTT，消息的時(shí)間戳，值為左節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建當(dāng)前事務(wù)時(shí)的節(jié)點(diǎn)事務(wù)時(shí)間。事務(wù)時(shí)間定義為（節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)時(shí)間＆ FFFFFFFFH），時(shí)間單位為ms。事務(wù)中的M1R和M2R均使用同一MTT值。使用MTT時(shí)，節(jié)點(diǎn)應(yīng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取統(tǒng)一的系統(tǒng)時(shí)間。

MTP，消息的通信數(shù)據(jù)，一個(gè)TAV結(jié)構(gòu)的對(duì)象。當(dāng)m用于讀寫(xiě)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的共享變量nsv時(shí)，Tag域填寫(xiě)這個(gè)nsv的標(biāo)識(shí)符；Value域置為這個(gè)nsv的有效TBF值；Attri域中各位組的語(yǔ)義為：

A1，在M1R中，00B表示讀操作，01B表示寫(xiě)操作，10B和11B保留；在M2R中，用10B表示成功應(yīng)答，用11B表示失敗應(yīng)答，00B和01B保留。

A2，在M1R中置為掃描優(yōu)先級(jí)；在M2R中，成功應(yīng)答時(shí)置為000B，失敗應(yīng)答時(shí)置成錯(cuò)誤代碼。

A3，總是置為10B。

TBF值是NSV值的一種編碼形式，編碼規(guī)則參考SAEJ1939規(guī)范制定，TBF值限定在0～65 536范圍內(nèi)，NCAP統(tǒng)一預(yù)定義每個(gè)共享變量TBF值的編碼規(guī)則。

3.4 消息處理流程

NCAP協(xié)議規(guī)定節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生事務(wù)的間隔時(shí)間不小于1 ms。通信時(shí)，左節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建消息事務(wù)mt插入到事務(wù)列表，生成mt的請(qǐng)求消息m1r發(fā)送給右節(jié)點(diǎn)；所有右節(jié)點(diǎn)接收、處理m1r后生成mt的應(yīng)答消息m2r響應(yīng)給左節(jié)點(diǎn)。左節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)m2r就認(rèn)為發(fā)送成功。

以下內(nèi)容以mt、m1r和m2r關(guān)系為基礎(chǔ)描述，且用mt.tw（mtt，tvp） 表示mt的起止時(shí)間窗口，其中，mtt是mt的開(kāi)始時(shí)間，tvp是mt的生命期。

左節(jié)點(diǎn)生成m1r時(shí)，其PDU位組PDUH.COT置成0B、PDUH.TVP置成tvp、PDUD.MTT置為mtt，其它位組根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置。

右節(jié)點(diǎn)收到m1r后執(zhí)行圖13所示的基本處理流程。流程中，m1r被識(shí)別為無(wú)效消息時(shí)直接丟棄，被識(shí)別為有效信息時(shí)執(zhí)行相應(yīng)處理過(guò)程后響應(yīng)m2r，被識(shí)別為時(shí)間同步消息后更新節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)時(shí)間后響應(yīng)m2r。消息過(guò)期判斷方法為:當(dāng)左節(jié)點(diǎn)收到m1r時(shí)，如果其事務(wù)時(shí)間不在mt.tw（mtt，tvp）中，視m1r為過(guò)期消息。

圖13 M1R基本處理流程

右節(jié)點(diǎn)生成m2r時(shí)，其PDU位組PDUH.COT置為1B、PDUH.TVP置為tvp、PDUD.MTT置為mtt，其它位組根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。

左節(jié)點(diǎn)收到m2r后執(zhí)行圖14所示的基本處理流程。用mtt查詢事務(wù)列表，如果查詢結(jié)果為空，表示mt已終止，m2r被視為無(wú)效消息。當(dāng)mt存在于事務(wù)列表時(shí)，表示m2r有效，則更新事務(wù)列表。更新包括修改事務(wù)狀態(tài)、刪除事務(wù)等操作。運(yùn)行時(shí)，左節(jié)點(diǎn)事務(wù)監(jiān)控器（monitor）按預(yù)定時(shí)間周期（如8 ms）掃描事務(wù)列表，發(fā)現(xiàn)當(dāng)前事務(wù)時(shí)間不在mt.tw （mtt，tvp）中時(shí)刪除mt。

圖14 M2R基本處理流程

具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可利用CAN消息過(guò)濾機(jī)制省略DNT匹配過(guò)程。

3.5 節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步

NC是CAN總線網(wǎng)絡(luò)，支持節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘同步[8]，包含一個(gè)時(shí)鐘源節(jié)點(diǎn)（T節(jié)點(diǎn)，如協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊）、n個(gè)時(shí)間敏感節(jié)點(diǎn)（S節(jié)點(diǎn)，如，變送器，執(zhí)行器），其消息幀傳輸滿足條件：幀到達(dá)各右節(jié)點(diǎn)CAN控制器且被完全接收的延時(shí)時(shí)間小于一個(gè)定值（如250 μs）；右節(jié)點(diǎn)從幀接收完成到中斷服務(wù)程序處理該幀的延遲時(shí)間小于一個(gè)定值（如500 μs）。

節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步僅同步S節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)時(shí)間，使任意2個(gè)S節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)時(shí)間之差小于1 ms或更小。基本同步流程為：（1）T節(jié)點(diǎn)作為左節(jié)點(diǎn)按定義的時(shí)間間隔周期性地廣播時(shí)間同步消息（sync），sync中封裝了T節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)時(shí)間tT；（2）右節(jié)點(diǎn)接收sync，從sync中解析出tT，將tT設(shè)置為節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)時(shí)間；（3）tS為右節(jié)點(diǎn)接收sync時(shí)的系統(tǒng)時(shí)間，Δt=tS-tT，基于Δt調(diào)整各事務(wù)的起止時(shí)間窗口參數(shù)。

生成sync時(shí)，其PDU位組PDUH.MC置為10B、PDUH.DNT置為00000B、PDUH.DNN置為000B、PDUD.LRI置為1B，PDUD置為tT。

4 結(jié) 語(yǔ)

設(shè)計(jì)了一種面向智能化育苗盤(pán)架控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，內(nèi)容包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)組件和通信協(xié)議。通過(guò)定義級(jí)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)接口，統(tǒng)一分配節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符，規(guī)范通信數(shù)據(jù)格式，以及引入共享變量、消息事務(wù)和節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)時(shí)間同步機(jī)制，較好地解決了育苗盤(pán)架多級(jí)級(jí)聯(lián)和自主容錯(cuò)控制的通信技術(shù)問(wèn)題，初步驗(yàn)證能滿足實(shí)際應(yīng)用需求，而且發(fā)現(xiàn)無(wú)連接通信對(duì)降低節(jié)點(diǎn)應(yīng)用復(fù)雜性、提高可靠性等方面有一定作用。