智能建筑中BACnet MSTP控制模块研究与实现 - 图文(10)

3.3 传统地址设定的缺陷

对传统地址设定方法除了存在人工误操作、增加劳力和成本增加，使问题更复杂的是，BACnet MS/TP协议使用的通信电子局限于半双工运行，这就意味着有些BAS设备没有监视它们自己通信传输的能力。因此它们不能在其传输过程中检测信息冲突。BACnet协议没有提供一种设备能够自动检测这种冲突的方法，就如在著名的IEEE802.3 Ethernet标准中的冲突检测方法。这使得没有预先设定的唯一MAC地址时，BAS设备很难井然有序地加入到BACnet MS/TP网络中。在BACnet MS/TP网络中只有拥有令牌的设备才能

- 20 -

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 够传输信息，令牌传递通常通过含地址的数据帧来完成，由BACnet协议定义该数据帧的格式。例如，常用的“Who-Is”、“Who-Has”、“I-Have”、“ReadProperty”和“WriteProperty”BACnet服务都是基于包含已建立的MAC地址的数据帧定义上的。在给所有的网络设备正确地建立MAC地址之前，网络信息流通可能变得混乱甚至不可能。

即使在MAC地址成功分配后没有冲突，网络性能可能效率不高。BACnet协议没有指定提高效率的方法。BACnet MS/TP网络性能或效率的一个标准是“令牌循环时间”，它是任何特定主节点设备陆续持有令牌的时间量。作为网络简直性的一种方法，BACnet协议要求主节点设备自动寻找其他主设备。使用标准方法，主节点设备将会检测下一主节点设备的MAC地址。如果一个主节点设备的MAC地址和下一设备的数量差大于1，那么就会存在一个“MAC间隙”。协议需要主节点周期性地在该间隙中寻找主节点设备。这种寻找需要花费时间，从而大大降低了网络性能，也加大了令牌循环时间。在这种情况下，令牌循环时间增加量使得系统既不能作为一个整体功能化，也不便于操作者监视或控制。

3.4 零配置MS/TP MAC地址算法研究

由于大量安装好的设备运作在现行规则上，所以需要避免破坏任何现有的功能。此外，也不应该给线路造成不必要的负担。任何自动寻址的基本要求是：

（1）在相同线路上必须兼容自动地址设定设备和原先静态地址设定设备。

（2）必须能够兼容主节点和从节点设备。 （3）不得带来额外的消息造成不必要的开销。

（4）没有自动寻址设备添加时，不得在现有网络上造成不必要的交通。也就是说，它只能用于新设备需要寻址时。

然而，MS/TP主节点设备需要一个MAC地址以便加入令牌传递中，如果设备没有接收一个消息就不能分配一个MAC地址，而且由于任何潜在的发送者不知道设备的MAC地址，它也不能接收消息。

该节将阐述了一种解决方案，允许设备在监听MS/TP线路中可用MAC地址后选择它们自己的MAC地址，监听过程是通过无回答主节点轮询（unanswered PollForMaster）帧来指示的。由于其不需要手动硬件或软件配置，该MAC地址分配方法我们称之为零配置MS/TP MAC地址。

（1）假设零配置过程中存在执行目前135-2004或更早状态机的静态配

- 21 -

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 置节点，由于令牌在节点之间快速传递，只有在主节点轮询队列的时候才有机会插入信息报文。

（2）假定节点侦听令牌传递一段时间后，从看似可用的地址列表中随机选择一个地址（或一个先前使用过的地址）。地址从64到127之间选择，地址0到64留给固定地址节点，这样将减少因可变启动时间而冲突的概率。

（3）简单地发送一个主节点轮询回复不足以使地址得到证实，因为根本无法通过它们的UIDs来区分，也不能把动态地址节点与同时在线的静态配置节点区分开来。

（4）在获得一个在可用地址的主节点轮询回复帧响应后，就会接收一个令牌帧，进而希望声明地址的节点将发送一个测试请求帧。该测试请求帧会在它的数据部分包含一些唯一的信息。这将使得主节点轮询和令牌发送节点回复一个包括唯一数据的测试响应。

（5）零配置节点已有一个对等节点列表，能够简单发送令牌给下一站，继续正常的主节点状态机。

（6）零配置节点将监听所有的MS/TP通路，当它看到另一个节点使用相同的源MAC地址就会停止使用它选择到的MAC地址。与此同时，零配置节点将开始寻找另一个MAC地址。通过对接收节点有限状态机非本站数据（DataNotForUs）转换和跳越数据（SKIP_DATA）状态的一些更改，可是很容易地实现监听。

3.4.1 MS/TP节点自动寻址

尽管许多MS/TP节点通过DIP开关、旋轮拨码、或专有软件配置工具来配置一个静态地址，实际上某些实现也可以通过一种自动寻址机制来动态配置。

一个零配置自动寻址主节点是一个不起初就预先设定MS/TP地址的MS/TP主节点，它在监听帧获得一个未被使用地址选做MS/TP地址。该节点使用特定的测试请求和测试响应实现地址确认，它们包含该节点唯一帧的数据部分中的一些信息。此外，该节点将会一直监听所有的MS/TP帧，如果看到另一个使用相同MAC地址的节点，就会选择另一个MAC地址。一旦节点选择了一个MS/TP MAC地址，它将在令牌传递中使用该地址。在设备重启和失电时不需要维护该地址，尽管它可能使用该地址作为重启时优先的随机地址。该节点应该使用从64到127（64个地址）的MS/TP地址范围，这样允许在0到63（64个地址）存在固定地址。该节点的Max_Master固定为127。

下面给出实现零配置MS/TP MAC地址需要新增的变量：

- 22 -

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 （1）零配置主节点（ZeroConfigurationMaster） 一个布尔标志，如果该节点是一个零配置主节点，由主节点状态机设置为TRUE。

（2）地址列表（Address List） 由零配置主节点使用的一个列表，跟踪使用和可用的MS/TP地址，该过程中设备已经传递一个令牌或主节点轮询帧（主节点）。

（3）收到非本站有效帧（ReceivedValidFrameNotForUs） 一个布尔标志，如果收到一个地址不是TS的有效帧，由接收状态机设置为TRUE。由主状态机设置为FALSE。

（4）零配置地址（ZeroConfigurationAddress） 一个从地址列表中随机选择的主节点地址。一个成功选择到的地址在设备重启和失电时存储到非易失性存储器中，并应该在第一次尝试确认地址时被使用。如果必要，后面的地址确认需要使用一个随机选择地址以避免死锁。配置成功是通过响应一个该节点的BACnet数据期待回复或一个BACnet数据不期待回复帧来指示的。

（5）零配置唯一数据（ZeroConfigurationUniqueData） 一系列4个或更多字节，用于唯一地指定该节点。这些字节应该取自带有BACnet应用层节点的BACnet设备对象供应商标识号属性、模块名字属性以及串口号属性。

下面给出实现零配置MS/TP MAC地址需要新增的参数。

Tconfirmation_timeout：一个节点必须等待站点开始答复一个测试请求，没有数据可用或接收错误事件的最小时间。

3.4.2 零配置接收帧状态机

本小节描述BACnet设备采用零配置MAC地址算法的MS/TP帧的接受过程。为了实现零配置MAC地址，在MS/TP原来的接受帧状态机上引入跳越数据（SKIP_DATA）和跳越数据CRC校验（SKIP_DATA_CRC）两个状态，并对状态之间的转换做了更改。这种转换是用一系列条件和紧随的一系列满足条件时要执行的动作来描述的。接收帧状态机独立于主节点状态机运行，通过标记以及一些变量来实现和主状态机的通信。而且假定主节点状态机可以在下一帧开始前，处理完已收到帧和接收帧状态机的其他指示。还假定节点不接收由它自己发送的帧。 < …… 此处隐藏：1742字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……