DeviceNet

DeviceNet是一種用在自動化技術的現場總線標準，由美國的Allen-Bradley公司在1994年開發。DeviceNet使用控制器區域網路（CAN）為其底層的通訊協定，其應用層有針對不同設備所定義的行規（profile）。主要的應用包括資訊交換、安全設備及大型控制系統 Controller Area Network Solutions FAQ (Frequently Asked Questions). , DeviceNet Technology Overview.。在美國的市場佔有率較高 CAN协议及其高层协议DeviceNet和CANopen的比较。

DeviceNet由（Open DeviceNet Vendors Association，ODVA）所維護，是該協會的通用工業協定（Common Industrial Protocol）中的一部份。

歷史
DeviceNet通訊協定是由美國的Allen-Bradley公司（後來被洛克威爾自動化公司合併）所開發，以Bosch公司開發的控制器區域網路（CAN）為其通訊協定的基礎 Controller Area Network Solutions FAQ (Frequently Asked Questions)], What is DeviceNet?。DeviceNet移植了來自ControlNet（另一個由Allen-Bradley公司開發的通訊協定）的技術，再配合控制器區域網路的使用，因此其成本較傳統以RS-485為基礎的通訊協定要低，但又可以有較好的強健性。

為了要推展DeviceNet在世界各地的使用，洛克威爾公司決定將此技術分享給其他廠商。後來DeviceNet通訊協定是由位在美國的獨立組織開放DeviceNet廠商協会（ODVA）管理。ODVA維護DeviceNet的規格、也提供），確保廠商的產品符合DeviceNet通訊協定的規格。

後來ODVA將DeviceNet通訊和其他相關的通訊協定整合成通用工业协定（CIP），其中包括以下的通訊協定
 EtherNet/IP（其N為大寫，此處的IP不是网际协议，為「Industrial Protocol」的簡稱）
 ControlNet
 DeviceNet
 CompoNet

技術簡介
 定義OSI模型七層架構中的物理层、数据链路层及应用层
 網路中除了信號外，也包括電源，支援網路自供電機能（一般用在小型的設備中，如光电监测器、限位開關或近接開關等）
 允許三種比特率：125 kbit/s、250 kbit/s及500 kbit/s，不同比特率下的主幹線（trunk）長度和比特率成反比
 網路中可以使用扁平电缆
 單一網路中最多可以有64個節點，節點地址（在DeviceNet中稱為MAC ID）由0到63
 有重複節點地址偵測的功能
 支援主站－從站（master-slave）及端對端（peer-to-peer）通訊架構，不過大部份的設備是在前者的網路架構下運作
 允許單一網路中多重主站的功能
# 可以在高雜訊的環境下使用

架構
物理层
DeviceNet網路使用幹線（trunkline）-分支線（dropline）的網路拓撲，允許在網路中使用分接頭，一方面簡化配線及存取網路。而且要從網路中加入或移除設備都相當簡單，減少生產線停機及除錯的時間，提高網路的靈活性。"DeviceNet Technical Overview"  from Open DeviceNet Vendor Association, Inc.（ODVA）

DeviceNet提供125 kbit/s、250 kbit/s及500 kbit/s三種不同的資料傳輸速度。依使用的通訊線種類不同，DeviceNet允許的通訊線長度也有所不同，若使用圓的粗電纜，通訊線長度最長可以到500公尺，一般的圓電纜長度可以到100公尺，扁平型的電纜在比特率125 kbit/s時可以到380公尺，500 kbit/s時則只能到75公尺。

数据链路层
DeviceNet使用控制器區域網路（CAN）為其数据链路层。CAN是一種差動的串列總線，其低成本及高干擾性為其優點。CAN的每一個訊息都有其對應的訊息標識符，訊息標識符可用來決定不同訊息的優先順序，網路上的設備也根據訊息標識符來判斷是否需處理此一訊息。DeviceNet使用訊息標識符為11位元的CAN 2.0A，CAN資料幀的格式如下

 1 Bit = >幀啟始位元
 11 Bits = >訊息標識符（ID）
 1 Bit = >遠程需求（RTR）位元
 6 Bits = >控制欄位
 0-8 Bytes = >資料欄位
 15 Bits = > CRC序列
 1 Bit = > CRC分隔位元
 1 Bit = >確認（ACK）位元
 1 Bit = >確認分隔位元
 7 Bits = >幀結束
 >2 Bits = >幀間隔

在送出資訊幀時會先送出幀啟始位元進行同步，訊息標識符及遠程需求位元會用來決定訊息的優先權，CAN使用CSMA的技術，在網路空閒時，任何設備都可以試圖送出資料上傳，在送出資料時，設備也會同步確認網路上資料和送出資料是否一致，此作法可以避免多台設備同時試圖送出資料，也可以驗證送出資料的正確性。在二台或多台設備同時試圖送出資料時，會利用訊息標識符及遠程需求位元進行位元仲裁（Bitwise Arbitration），上述資料最小的訊息有優先權，可以繼續傳送，其他設備則會停止送出訊息，其到網路空閒時才會再次送出資料。

後面的六個位元為控制欄位，其中二個位元固定，後面四個位元標示實際資料的長度。資料欄位中則為實際的資料，長度可以由0到8個個位元組不等，需和控制欄位中標示的長度一致。在資料欄位後面的是15個位元循環冗餘校驗（CRC）欄位，可以在收到資料時確認資料是否正確。CAN提供了許多錯誤檢查及故障隔離（fault confinement）的機制，適合雜訊較大的環境下使用。

应用层
DeviceNet是一個以連接（connection）概念為基礎的通訊協定，若要與一設備通訊，就需要和設備建立連接，可以透過未連接訊息管理器（UCMM）和未連接埠來建立連接，之後就可以和此設備進行通訊。設備藉由連接可以傳送或接收顯式（Explicit）訊息及I/O訊息。

顯式訊息的資料包括有資料及協議內容，一般會用請求/應答的方式進行。典型的顯式訊息包括組態資料及對沒有及時性要求的資料。I/O訊息也稱為隱式（imlicit）訊息，一般都是有及時性要求的資料，資料中不包含通訊協議，因此傳送端及接收端都需事先知道訊息中資料的定義，其優點是通訊的效率較高。在DeviceNet中，二個設備要建立隱式訊息連接之前，需要先透及用顯式訊息進行設定，只要連結設定完成，即可透過CAN識別符將訊息傳送給對應的節點。

一致性測試
DeviceNet設備的製造商可透過一致性測試，宣告其產品和DevicNet規範相容。ODVA在全球有三個獨立的測試實驗室，製造商可將其產品送交進行認證。

廠商在進行一致性測試前，需向ODVA進行註冊供應商，索取供應商ID，再購買DeviceNet規範及一致性測試的軟體及對應的硬體界面卡。廠商可以自行測試其DeviceNet產品，在自行測試完成後提交ODVA的測試實驗室再作驗證。若驗證未通過，廠商需再進行修改及測試，直到通過測試實驗室的獨立驗證為止。

參見
控制器區域網路（CAN）
CANopen：另一種以CAN為基礎的工業通訊協定
通用工业协定
EtherNet/IP
ControlNet

 外部連結 
 DeviceNet通訊協定簡介（英文）
 DeviceNet技术及其产品开发

參考資料

Category:串行总线
Category:工業自動化
Category:CAN bus