前言

上篇講到IO- Link物理層的一些電氣參數(shù)，本篇繼續(xù)補(bǔ)充幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

這里要特別注意一下CQD，要設(shè)置到1nF以下，避免COM3速率的報(bào)文被濾波，導(dǎo)致沒(méi)法支持COM3的速率。

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IO- Link的編碼格式

介紹完電氣參數(shù)后，我們來(lái)看一下IO-Link在物理層的編碼格式，它采用的是11bit編碼，包括1bit起始位；1bit停止位；8bit數(shù)據(jù)，1bit校驗(yàn)位，先傳輸?shù)臀?，再傳輸高位?br />

比如傳輸0xF1時(shí)，你在邏輯分析儀上看到二進(jìn)制其實(shí)是10111000000，共11bit，第一個(gè)bit是開始bit，為低電平，中間8bit 01110000是實(shí)際傳輸?shù)?xF1的二進(jìn)制的取反，最后兩個(gè)bit分別為校驗(yàn)位（偶校驗(yàn)）和停止位。

因?yàn)镮O- Link規(guī)定：

邏輯值“1”對(duì)應(yīng)于C/Q線和L-線之間的電壓差為0V；

邏輯值“0”對(duì)應(yīng)于C/Q線和L-線之間的電壓差為+24V；

所以我們看到的邏輯1其實(shí)是低電平信號(hào)。那么01110000取反后就是10001111，然后再把順序調(diào)換一下，因?yàn)槲覀冋Ｗx寫字節(jié)都是高位在前，低位在后，因此它的實(shí)際數(shù)據(jù)就是11110001，這就是我們需要發(fā)送的0xF1在物理層的實(shí)際情況。

如果大家采用STM32進(jìn)行開發(fā)，在UART設(shè)置中，一定記得把長(zhǎng)度，停止位，校驗(yàn)碼設(shè)置正確，如下例子：

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喚醒電流

喚醒的特性，就是觸發(fā)一個(gè)喚醒電流，讓從站進(jìn)行IO- Link通信狀態(tài)。

喚醒請(qǐng)求（WURQ）以主站（端口）引發(fā)的電流脈沖開始，持續(xù)一段時(shí)間TWU。

喚醒請(qǐng)求包括以下階段：

主站根據(jù)C/Q 連接的電平，注入一個(gè)電流 IQWU。對(duì)于等效于邏輯“1”的輸入信號(hào)，這是一個(gè)電流源；對(duì)于等效于邏輯“0”的輸入信號(hào)，這是一個(gè)電流匯。

延遲一段時(shí)間，直到準(zhǔn)備好接收。

從站可以通過(guò)C/Q 線上的電壓變化或在時(shí)間TWU內(nèi)對(duì)相應(yīng)驅(qū)動(dòng)元件的電流進(jìn)行評(píng)估來(lái)檢測(cè)到喚醒請(qǐng)求脈沖。

IQWU

主站喚醒電流脈沖的振幅，最小500mA。

TWU

主設(shè)備喚醒電流脈沖的持續(xù)時(shí)間，在75到85微秒之間。

TREN

接收使能延遲，最大500us。

從這個(gè)看，可以簡(jiǎn)單理解為，喚醒就是在線路上喊了一聲“喂，你好嗎？”然后開始按照速率的高低發(fā)送它要請(qǐng)求的數(shù)據(jù)，如果從站不回應(yīng)，主站就一直一直的發(fā)送，直到從站回復(fù)為止。

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通信速率

IO-Link規(guī)定了3種通信速率：

COM3（230.4K）

COM2（38.4K)

COM1（4.8K）

為啥是這三個(gè)速率，具體原因我也沒(méi)找到。230400的16進(jìn)制是0x38400、38400的16進(jìn)制是0x9600，估計(jì)按照規(guī)律找了3個(gè)不同的速率，正好差別6-8倍，來(lái)滿足當(dāng)時(shí)的工業(yè)通信需求。

而如今，通信訴求越來(lái)越多，速率的訴求也隨之而來(lái)，已經(jīng)有很多用戶不再滿足于當(dāng)下的速率，希望能提升IO- Link的通信速率。當(dāng)然這個(gè)不是當(dāng)下就能一蹴而就的，它涉及到硬件、軟件等規(guī)范的更新和市場(chǎng)化。

不過(guò)我們?cè)趯?shí)際開發(fā)測(cè)試中，已經(jīng)把速率提升到了400K，未來(lái)提升到1M也是有可能的。

對(duì)于不同的通信速率，報(bào)文與報(bào)文之間的時(shí)間間隔、主站和從站的時(shí)間延遲等就需要定義清晰，協(xié)議棧里對(duì)如下幾個(gè)時(shí)間做了詳細(xì)規(guī)定：

計(jì)量單位：TBIT= 1/(transmission rate)

COM1：208.33us

COM2：26.04us

COM3：4.34us

4

物理層接口

最后講一下物理層的接口，規(guī)范定義了2類接口，Class A和Class B。Class B提供了兩路電源，特別是當(dāng)下有大負(fù)載的HUB，一般都是通過(guò)Class B來(lái)進(jìn)行供電。

主站Pin腳的分配

從站Pin腳的分配

結(jié)語(yǔ)

好了，本篇內(nèi)容就到這里，物理層的部分就基本講完了，想要深入學(xué)習(xí)IO-Link的同學(xué)，可以拿邏輯分析儀把IO-Link的報(bào)文抓來(lái)一一解讀，這樣學(xué)習(xí)起來(lái)會(huì)更快。提前做個(gè)劇透，下篇我們將開始講述數(shù)據(jù)鏈路層的故事，還請(qǐng)各位看官保持關(guān)注。