3 .应用层
DeviceNet应用层规范详细定义了有关连接、报文传送和数据分割等方面的内容。
(1)数据生成源/消费源(Producer/ConsumerModel)与报文传送
传统的方法是在分组中指定源和目的，存在明显的不足。由于每个目的地都需要单独的指定信息，协同的动作就显得不太方便，而重复传送相同的信息，浪费了带宽;DeviceNet利用了CAN的技术，使用生产者/消费者模式标识数据，多个消费者可以同时接收到来自同一个生产者发送的信息。
DeviceNet上的设备既可能是客户，也可能是服务器，或者兼备两个角色。而每一个客户/服务器又都可能是生产者、消费者，或者两者皆是。典型的，服务器“消费”请求，同时“产出”响应;相应的，客户“消费”响应，同时“产出”请求。也存在一些独立的连接，它们不属于客户或服务器，而只是单纯生产或消费数据，这分别对应了周期性或状态改变类数据传送方式的源/目的，这样就可以显著降低带宽消耗。与典型的源/目的模式相比，生产者/消费者模型是一种更为灵活高效的处理机制。
在DeviceNet上，产生数据的设备提供数据，并给这些数据赋予相应的标识符。需要接收数据的设备则监听网络上所传送的报文，并根据其标识符选择接收(即“消费”)合适的报文。按照生产者/消费者模型，在网络上传送的报文不一定再专属于某个固定的源/目的地，网络可以支持多点发送，大大节约了带宽。
DeviceNet定义了两种报文传递的方式，其中I/O报文适用于实时性要求较高的数据，可以是一点/多点传送。直传的报文则适用于两个设备间的点对点报文传递，是典型的请求一响应通讯方式，常用于节点的配置、问题诊断等，多使用较低的优先级传送。
(2) 数据通讯方式
DeviceNet支持多种数据通讯方式，如循环(Cyclic)、状态改变(ChangeOfState)、选通(Strobed),查询(Polled)等。循环方式适用于一些模拟设备，可以根据设备的信号发生的速度，灵活设定循环进行数
据通讯的时间间隔，这样就可以大大降低对网络的带宽要求。状态改变方式用于离散的设备，使用事件触发方式，当设备状态发生改变时才发生通讯，而不是由主设备不断地查询来完成。选通方式下，利用8字节的报文广播，64个二进制位的值对应着网络上64个可能的节点，通过位的标识，指定要求响应的从设备。查询方式下，I/O报文直接依次发送到各个从设备(点对点)。多种可选的数据交换形式，均可以由用户方便地指定。通过选择合理的数据通讯方式，网络使用的效率得以明显的提高。
(3)对象模型与设备描述
对象模型提供了组织和实现DeviceNet产品构成元件属性、服务和行为的简便的模板。DeviceNet产品典型的对象包括身份对象、报文路由器对象、DeviceNet对象、集合对象、连接对象和参数对象。
DeviceNet规范为属于同一类别，但由不同厂商生产的设备定义了标准的设备模型。符合同一模型的设备遵循相同的身份标识和通信模式。这些与不同类设备相关的数据包含在设备描述中。设备描述定义了对象模型、I/O数据格式、可配置参数和公共接口。
DeviceNet规范还允许厂商提供电子数据表(ElectronicDataSheet，简称EDS)，以文件的形式记录结合设备的一些具体的操作参数等信息，便于在配置设备时使用。这样，来自第三方的DeviceNet产品可以方便地连接到DeviceNet上。
下面介绍DeviceNet网络的特性。
通讯系统:采用数据生成源/消费源结构(pro-ducer/consumer);
控制结构:选通I/O通讯、查询I/O通讯、设备状态改变I/O通讯或循环I/O通讯;
典型速率: 每8 个闭环控制小于l ms ;
最大网络距离和速度:500m内为125kb/s,250m内为250kb/s,100m内为500kb/s;
电源:采用24V直流电源;
节点数: 最多为6 4 个;
使用标准:CAN(ISO11898);
介质访问方式:多点广播(所有节点接受到全部信息)，即数据生成源/消费源结构;
数据包容量: 0～8 个字节可变;
设备定义:由ODVA定义基本标准，用户可扩展功能;
信息交互类型: 主/ 从方式、 点对点方式和直接方式。
DeviceNet的拓扑结构如图3所示，表1给出了DeviceNet的网络距离和速率方面的数据。
图3 DeviceNet的拓朴结构
图3中，Terminator是终端电阻;Tap是DeviceNet接头;Node是挂在网络上的每个DeviceNet设备;TrunkLine是网络的主干线;DropLine是网络的支线。
(4)数据传送技术
DeviceNet的应用层定义了如何分配标识符、CAN的数据域如何被用作指定的服务、传送数据和分析数据的意义。
网络中信息流动的方法是至关重要的。以前的技术通常采用带起点和目的地址的信息方法。DeviceNet采用了数据生成源/消费源(producer/consumer)通讯结构，其数据包为数据提供了标识域，在对多用户进行数据I/O交换时更有效。
产生数据的设备带有适当的标识，其他网络上的设备都侦听此信息，即消费此数据。当设备辨识到标识符时就利用此数据而不必要求数据带有起点和目的地址。这种技术优点是在多用户使用某一数据的情况下节约了带宽。
DeviceNet主要有两种信息传送的方法:I/O通讯(I/Omessaging)和直接通讯(explicitmessaging)。
I/O通讯用于实时面向控制的通讯。它可以和单用户或多用户进行通讯，主要采用高优先级的数据标识符的应用。I/O信息包括了无协议的8位字节数据，只有一个例外一一分段的1/0信息，它有1个字节作协议用。
直接数据通讯在两个设备之间提供点对点的多用途通讯。它提供了典型的请求/应答式通讯，主要用于节点组态和故障诊断，且用于低优先级的数据。
分段数据是用于长于8个字节的数据传送，每次信息需要1个字节的协议。图4和图5分别为1/O通讯和直接通讯的数据格式。
DeviceNet提供了强大的应用层功能，允许对设备间的连接进行动态的组态。它注意到某些设备既
需要也不提供此类功能。因此，为简化在典型主/从结构中的数据通讯和组态，定义了一些连接标识，称之为预定义主/从连接集。
许多传感器和执行装置执行规定的动作(如测量压力、启动马达等)，其数据的类型和流量在使用时已经确定。这些设备主要是输人、输出数据和接受组态数据等。预定义的主/从连接集满足这些功能。它提供的功能几乎能在上电时完成设备的组态，因此，对设备传送数据来说只要对预定义的主/从连接集的从机内说明拥有权即可。
预定义的主/ 从连接集的建立非常简单，包括一种直接通讯和几种不同的1 / O通讯数据交换方法，即位选的命令/ 应答方式、 查询的命令/ 应答方式、 状态改变和循环。
下面介绍状态改变和循环通讯方式。
采用状态改变方式，设备仅在其检测的状态发生变化时才发送数据。为了保证数据的接收对象知道它目前所处的工作状态，DeviceNet提供一种可调整的后台运行的节拍方式。设备在状态改变和节拍周期到时就发送数据。节拍的作用只是说明设备还在工作，没有被切除离开网络。
循环可降低不必要的通讯流和包处理。它只保证在模拟量输人发生变化的可能的时间内进行检测，而不是不停地进行快速采样。
状态改变和周期性轮巡的缺省设置都是应答交换式的， 以保证发生设备确定接收设备得到了数据。
