睿远研究院丨IO-Link数据链路层解析

PART 01 链路层总览

数据链路层（Data Link Layers）在整个IO-Link协议栈起到承上启下的作用，通过物理链路在主从站之间传递消息，其包含消息处理模块、模式转换模块、PD处理及OD处理模块。

——DL层的主要功能和职责——

DL层定义了一组可供应用层（AL）使用的DL-services，用于交换过程数据（PD）和按需数据（OD）。

DL层定义了另一组DL-services供系统管理（SM）使用，用于检索设备识别参数和设置数据链路内的状态机。

DL层使用物理层服务（PL-Services）来控制物理层（PL）并交换UART帧。

DL层负责消息的错误检测（无论是内部协议上的错误还是从物理层报告的错误）以及适当的纠正措施（例如重试）。

整体协议栈的开发90%的代码基本集中在数据链路层。数据链路层包含四大模块，On-RequestData、ProcessData、DL-Mode、Message。而OD又由三个小模块组成，分别为ISDU、CMD和Event。

Message：和物理层打交道，处理物理层传递的消息，对消息进行解码，分析，缓存，交由其他模块（PD和OD）处理，并接受其他模块的数据，并打包校验传递给物理层发送；

On-request：根据Message模块传递过来的数据进行分类，分别给ISDU、CMD、Event三个不同的模块处理；

DL-mode：与SystemManagement模块保持联系，确定当前从站或者主站所处的状态，比如是Pre Operate还是Operate状态等。

Process Data：处理过程数据Input和Output。

PART 02 DL-Mode

DL-Mode的首要任务就是检测唤醒信号，并分别按照规定的速率进行探测从站的实际速率。

当主站准备试图与从站建立IO-Link通信时，会先发一个唤醒信号，并紧接着发送第一个消息（ 0xA20 x00 ），该消息是读取从站的CycleTime；

主站在唤醒请求（WURQ）之后，DL模块在TREN时间和TDMT时间后，按照COM3、COM2和COM1的指定传输速率，顺序发送测试消息，直到收到从站的报文响应。

步骤1：主消息以COM3(230400bit/s)的传输速率发送;

步骤2：主消息以COM2(38400bit/s)的传输速率发送;

步骤3：主消息以COM1(4800bit/s)的传输速率发送;

步骤4：设备响应消息以COM1的传输速率发送。

从上图看，每隔500ms会重复相关的探测，直到从站回复为止。那么每隔500ms发送的数据又是什么呢？请看下图：

在一个发送周期内，其实还有三个小周期，规范里称之为3次重试，即三次重试不成功后，会重新进入SIO状态并再次唤醒和检测。

我们再放大这个图，看到如下每个重试小周期的具体序列，先唤醒，再三次不同速率的探测。

从这个理论可以得知，我们可以任意修改探测报文的速率，即如果可以同时修改主从站的速率，可以实现自定义的IO-Link速率，我们目前在400K的速率上成功实现IO-Link通信。

在数据链路层的时间检测上，要遵循如下规则：

PART 03 关于Fallback

看过规范的小伙伴，应该注意到IO-Link主站有发送fallback的能力，这个fallback命令可以是让设备强制切换到SIO模式，这种命令在实际中可能用的比较少。

小编觉得这个命令对主站有实际效果，就是发送命令后，主站不再进行IO-Link通信，转而进入DI/DO模式，当然从站也要进入DI/DO模式，即需要把Pin4的串口模式要转变为DI/DO模式。

规范要求在接受到Fallback指令后，最大500ms，就要切换到SIO模式。

OK，本篇就先介绍这里，下篇小编将针对主从站DL-Mode模块的状态机，进行一下详细介绍，期待各位看官持续关注！