睿远研究院丨IO-Link ISDU详解

前言

很快又是一周，今天我们来好好聊聊ISDU。ISDU是Indexed service data unit的缩写，这个名字吧，也怪奇怪的，直接翻译叫索引服务数据单元，听起来更是怪怪的，小编更喜欢直接称他为从站的参数。传感器的各项参数设置都要靠它，它不仅可以设置参数，也可以作为只读参数来读取，甚至可以作为命令，基本是无所不能了。

01 ISDU总览

ISDU与PD数据不同，在请求的状态下才会发起，一般由主站发起相关请求，比如读ISDU和写ISDU。

ISDU的数据可以和PD数据一起传输，即在发送PD数据的同时发送ISDU数据，考虑到PD数据的及时性，ISDU作为OD数据，并非一次性发送完毕，而是把数据拆分到多个循环中，发送完毕由接收端来组装数据报文。

规范规定，ISDU的最大长度为231字节，这是一个很奇怪的数字。反正它一定得小于256。

ISDU的通用结构

ISDU中对参数的标识采用了Index和subindex的组合，index的取值范围从0x0000～0xFFFF，不过大部分都是被规范做了保留和定义，用户能自定义用的范围只有0x40～0xFE以及0x0100～0x3FFF。

虽然范围有限，但绝对绰绰有余了，下图就是一个大概的划分。

规范划分ISDU为2大部分，一部分是系统预定义的，index从0x02到0x3F；另一部分属于客户自定义ISDU区域以及行规使用的范围。

⭐️系统参数（System）

0x02~0x0F 系统参数使用

⭐️客户标识（Identification）0x10~0x1F 客户的标识信息等

⭐️诊断信息（Diagnosis）

0x20~0x27 从站的诊断信息

⭐️行规参数（Profile）

0x31~0x3F从站行规使用，比如SSP

⭐️建议区域（Preferred）

0x40~0xFE 从站设备首选的自定义ISDU空间

⭐️扩展区域（Extended）

0x0100~0x3FFF 可以可使用的扩展区域

⭐️行规指定（Profile specific） 

0x4000~0x4FFF 从站行规使用，比如SSP

02 ISDU的结构

ISDU分为读/写两个操作，这个和前面所讲的报文的读写是两个概念。报文的读写是指OD是主站发出还是从站发出，而ISDU的读写就是我把参数设置到从站内，还是从从站读取ISDU数据。

无论是读ISDU还是写ISDU，一开始都是写方向的报文，可以理解为给从站发送命令，因为读写ISDU就是一个命令。

命令发送完毕，就是读报文，这时候可能是读取ISDU的具体数值，也可能是从站对写ISDU的确认报文，这些报文是由从站发给主站的，所以是读操作。

理解完读写ISDU的命令后，我们看详细的报文结构

I-Service作为ISDU的第一个报文的前4个bit，规定了读写方向和具体的模式，有用的就3个写，3个读，还有一个no service。我们简化它就是如下的公式：

因为长度既用了第一个字节的后4bit，考虑到231字节的ISDU，又用了一个字节，导致感觉IO-Link又想节约字节，但又没有节约到位，增加了协议栈的复杂性。

如下图所示，这个ExtLength是若隐若现，犹抱琵琶半遮面；有时候有，有时候又没有，所以造成一个怪现象，你会发现，length这个字段从来没有16这个数值。

length是一个感觉鸡肋的一个定义，现在这个index和subindex又是类似的，你这统一定义有index和subindex不就完了吗，非得定义一会有，一会没有，增加代码开发复杂度，又没有感觉字节节约到哪里去。下图给一个直观的感受。

03 ISDU的FlowCtrl机制

ISDU比较重要的一个机制是FlowCtrl机制，即当一个ISDU需要通过多个M-Sequence来传输时，需要流控进行消息计数。

每次传输完一段数据，FlowCtrl就需要+1，如果FlowCtrl没有变化，说明上个传输的数据对端没有收到或者收到数据有误，需要重发。主站是ISDU的发起方，因此主站需要通过ISDU的数据长度和FlowCtrl两个组合进行传输完整性的判断。

FlowCtrl的详细定义如下：

简化了看就是如下图：

ISDU的通道是0x11，结合读写位和地址位的首位，有如下几个组合：

🔑0xFx(1111xxxx):

写ISDU命令（start/IDLE）

🔑0xEx(1110xxxx):

写ISDU命令（count）

🔑0x7x(0111xxxx):

读ISDU命令（Start/IDLE）

🔑0x6x(0xx0xxxx):

读ISDU命令（count）

举例来看：

💥第一行 70 52 表示主站要写一个ISDU命令，93 15 86表示ISDU index 15的命令，这个命令就是读取序列号

💥第二行，主站要读取从站的回应了，这时候从站尚未回应，则返回系统忙

💥第三行，主站再次读取从站的ISDU回应，这时候从站准备好数据，准备输出，按照ISDU res+的格式回应。

首先是D113 表示正确回应，字节数在19个。后续跟着相关数据。30 31 34 38 34 32 表示ASCII，转换成字符串就是01 48 42，最后一个2E是校验码。

💥第四行和第五行就是接着第三行没有输出完的数据继续输出。前面两个字节，E1 70和E2 40都是主站发出的数据，表示继续读取从站的数据。

💥整体ISDU回应的数据就是01 48 42 52 b0 00 02 D9 。

结语

OK，本篇详细介绍了ISDU的报文结构以及读写的示例，下篇就ISDU的状态机做个简单的介绍，期待各位看官持续关注！