1、中华人民共和国国家标准分散型过程控制系统用工业过程数据公路MAC-物理层接口规范Process data highway ,type C(PROWAY C) , for distributed process control systems MAC-physical layer interface specification UDC 681.32 : 621-503 GB 9469.7-88 本标准等效采用国际电工委员会标准IEC955第2层第2层数据链路公路层第1层嘱合层第0层| 一一用乙一一|I PLC I 1 PROWAY酬控制子层! 管理MAC | 媒体送取控制子层1 |zzt二二一工
2、工工士;第10黝PHY I l 物酿, 一一一|一一|一一一-1一一一一跟体图l与LAN模型的关系本标准适用于分散型过程控制系统用工业过程数据公路。2 MAC-物理层接口服务规范2.1 物理层服务综述2.1.1 物理层提供服务的一般描述1-第3部分|第4部分|于一第5部分|第6部分1-:-第7部分|第8部分-一篇8部分第9部分这些条非形式地描述了由物理层提供的服务。这些服务用于MAC符号的发送和接收，每个都用一个MAC符号周期。这些服务联合起来提供了一种方法，使得协同的MAC实体能通过共享通信媒体来协调它们的发送和交换信息。2.1.2 服务说明使用的模型参见GB9469.1附录A的参考文献O2
3、. 1. 3 交互作用概况国家机械工业委员会1988-05-12批准1989-01-01实施GB 9469.7-88 与符号发送和接收有关的原语是zPHY -DA T A. request和PHY-DA T A. indication. PHY-DATA. request原语传给物理层，请求把一个符号放到局域网的通信媒体上。每个MAC符号周期只接受一个这样的请求。PHY-DATA. indication来自物理层，表示从媒体上接收到一个MAC符号。2. .4 基本服务和选择在所有的实现中都要求全部的PHY-DATA服务，而其中两个PHY-DATA原语却是必须具备的。2.2 与物理层实体交互作用
4、的细节本条详细描述与物理层服务有关的原语和参数。应该注意，这些参数是抽象说明的。参数规定了必须为接收(MAC或物理)层实体可利用的信息。在利用这些信息的方法中，不限制具体的实现。2. 2. PHY -DA T A. request 2.2. 功能本原语是MAC符号传送服务的服务请求原语。2.2.1.2 语义本原语提供参数如下zPHY-DATA. request(MAC符号)MAC符号可以是下述符号之一:a. zero一一对应二进制的0;b. one一一对应二进制的1data是zero和one的集合名;c. non-data一一在定界符中使用，并总是成对发送，在八位位组中总是有如下形式:non-
5、data non-data data non-data data data data; d. pad-idle一一发送一个前导码/帧间空闲情号(前导码是1和0的物理层实体序列he. silence一一发送一个MAC符号周期的静止。静止定义为无载波。2.2.3 产生条件本原语从MAC子层传到物理层，请求在局域网媒体上发送所规定的符号。每当MAC子层从物理层接收到PHY-DATA. indication时，则PHY-DA T A. request原语应传到物理层，在PHYAT A. indication和后面的PHY-DA T A. request之间应有与实现有关的恒定相位关系，这由MAC决定。
6、2.2.4 接收效果物理层收到本原语之后，使用与局域网媒体相造应的发信技术对符号进行编码和发送。物理层用本地定义的证实原语来通知收到了该原语。2.2.5 限制pad-idle符号，它们的集合称作前导码，在每一MAC帧开始时发送，它是接收器的练习信号，同时又在两个连续帧之间提供了一个非零的最小分隔，但它受到如下限制:源发站必须发送八位位组最少倍数的pad-idle，使得它们的持续时间至少为8间，同时在完成所要求的最后一个八位位组的发送之后，到发送第一个帧定界符之前，还可以(不是必须)发送更多pad-idle符号的八位位组。non-data符号仅在帧定界符中使用，它们总是成对出现，帧定界符的符号序
7、列应是:non-data non data data non-data non-data data data data，这里每个data符号既可是符号zero也可是符号one。当data符号在帧定界符之间发送时，发送的data符号数目总是8的倍数，在八个符号的帧定界符序列中的data符号不包括在内(即只有完整的data符号的八位位组才可在帧定界符之间发送)。当pad-idle符号在帧定界符之间发送时，被发送的pad-idle符号的数目必须是8的倍数。pad-idle符号八位位组和data符号八位位组总是被帧定界符八位位组或一系列的silence符号或两者共同分开(即GB 9469.7-88 p
8、ad-idle八位位组和data八位位组不能互相混合)。在PHY-DA T A. indication和PHY-DATA.request原语之间与实现有关的恒定相位关系的波动不得大于2%。2.2.1.6 附注这个请求的证实是一种定时证实，每发送一个MAC符号周期只能作出一次。因此，该请求也只能每发送一个MAC符号周期重复一次。2. 2. 2 PHY -DA T A. indication 2.2.2.1 功能本原语是符号传送服务的指示原语.2.2.2.2 语义本原语提供参数如下:PHY-DATA. indication(MAC符号)MAC符号可以是下述符号之-:a. zero一一对应二进制的0
9、;b. one一一对应二进制的1; c. non-data-一定界符中使用，总是成对地发送;d. pad-idle一一对应一个MAC符号周期，在此期间收到前导码/帧间空闲，并作为一个one来报品口e. silence一一对应于一个接收到静止(或伪静止)的MAC符号周期;f. bad-signal一一对应于一个MAC符号周期，在此期间收到一个不适当的发信，或与实现有关的接收器检出错误(参见GB9469.的。2.2.2.3 产生条件本原语从物理层传到MAC子层，表示从局域网媒体上收到一个被说明的符号。2.2.2.4 接收效果MAC子层实体接收到本原语的效果在GB9469.6定义，如果在帧接收期间，
10、即MAC收到结束定界符之前收到了bad-signal符号，则MAC将它作为出错且终止该帧。2.2.2.5 附注本指示原语是一种定时指示，每接收一个MAC符号周期只能作出一次，因而也只能在每接收一个MAC符号周期重复一次。每次传送是以pad-idle符号开始，可以预料这些符号中的一些内容(但不是全部)。在发送和接收站之间要损失掉，因此报告为silence。当物理层将连续的pad-idle编码为一个one和zero序列时，允许接收器将这发送的pad-idle序列译码为one和zero序列，并按此报告给MAC实体。换句话说，接收器本身无需具有检测和报告pad-idle的能力，相反它可以象data一样
11、报告相应信号。在没有差错和碰撞的发送里，除上述两种作为pad-idle发送的符号外，其余报告的符号序列都与有关的PHY-DA T A. request发迭的符号序列一样。3 MAC-物理层接口实现规范3. 1 术语规市所用的模型参见GB9469.1附录A中的参考文献11.12和1303.2 交互作用综述3.2.1 至PHY实体的信号下列信号源于MAC实体:PSCO-物理发送码加权OPSCl一一物理发送码加权lPSC2一一物理发送码加权2PST一一物理发送定时PLD一一物理线路拆接PPS一一物理主信号源3.2.2 至MAC实体的信号下列信号源于PHY实体:PRO-物理接收码加权OPRl-物理接收
12、码加权lPR2一一物理接收码加权2PRT一一物理接收定时PWS一一物理监视状态GB 9469.7-88 3. 3 MAC实体物理实体接口信号的详细规范3.3.1 物理发送信号(PSCO、PSCl、PSC2)方向:至PHY实体。物理发送编码信号执行PHY-DA T A. request原语所采用的可能值。3. 3. 1 物理发送编码组成物理发送信号的基本信号是zPSCO-物理发送码加权oPSCl-物理发送码加权1PSC2-物理发送码加权2在物理发送定时(PST)信号从ON转换到OFF时，根据表1，对于当前MAC符号周期物理发送信号的编码值定义了PHY-DA T A. request原语的值。表1
13、物理发送编码PHY. request值物理发送编码PSC2 PSCl PSC silence 。X pad-idle 。1 X non-data 1 。X zero 1 1 。one 1 1 l bad-signal 不用1-0N 。一OFFX一无意义3. 3. 1.2 要求a. 所有物理发送原子信号(PSCO、PSCl、PSC2)在物理发送定时(PST)信号从ON到OFF转换时，应当有效pb. MAC实体改变物理发送原子信号(PSCO、PSCl、PSC2)的状态必须与物理发送定时(PST)信号从OFF到ON的转换同步pC. 物理发送原子信号(PSCO、PSCl、PSC2)在开路接收器上的状态
14、应是OFF。3. 3.2 物理接收信号(PRCO、PRCl、PRC2)GB9469.7-88 方向:来自PHY实体。物理接收编码信号执行PHY-DA T A. indication原语所采用的可能值。3. 3. 2.1 物理接收编码组成物理接收信号的原子信号是zPRCO-物理接收编码加权oPRCl-物理接收编码加权1PRC2一一物理接收编码加权2在物理接收定时(PRT)信号从ON到OFF转换时，根据表2，对于当前MAC符号周期物理接收信号的值定义了PHY-DAT A. indication原语的值。表2物理接收编码PHY. indication值物理接收编码PRC2 PRCl PRCO sil
15、ence 。X pad-idle 不用non data 1 。X bad signal 。1 X zero 1 l 。one 1 1 1 1-0N 。一OFFX一无意义3. 3. 2. 2 要求a. 所有物理接收原子信号(PRCO、PRCl、PRC2)在物理接收定时(PRT)信号从ON到OFF转换时，应当有效;b. MAC实体改变物理接收原子信号(PRCO、PRCl、PRC2)的状态必须与物理接收定时(PRT)信号从OFF到ON的转换同步pc. 物理接收原子信号(PRCO、PRCl、PRC2)在开路接收器上的状态应是OFF。3.3. 3 定时信号3.3.3.1 物理发送定时(PST)方向z至P
16、HY实体。3.3.3.1. 1 功能物理发送定时(PST)信号用于建立PHY实体的传输位速率，并且为PHY实体提供信号码元定时信息。3.3. 3.1- 2 要求a. 物理发送定时(PST)信号应有标称值相同的ON和OFF状态周期，其频率对应于MAC实体位速率;b. 物理发送定时(PST)信号的OFF到ON转换，应使得物理层实体能按本标准第3.3.1条的规定解释PHY-DA T A. request原语的当前值Fc. 物理发送定时(PST)信号在开路接收器上的状态应是OFF;d. MAC实体在PST和PTT信号之间应保持恒定的相位关系。3.3.3.2 物理接收定时(PRT)方向2来自PHY实体。
17、3.3.3.2.1 功能GB 94 69. 7 - 88 物理接收定时(PRT)信号为MAC实体提供信号码元定时信息。3.3.3.2.2 要求a. 物理接收定时(PRT)信号ON到OFF的转换，应使得MAC实体能按本标准部分第3.3.3条的规定解释PHY-DA T A. indication原语的当前值;b. 物理接收定时(PRT)信号在开路接收器上的状态应是OFF。3.3.3.2.3 附注物理接收定时(PRT)信号由PHY实体从包括前导码在内的传输线上的状态转换中获得。3.3. 3- 3 物理传送定时(PTT)方向:来自PHY实体。3.3. 3- 3. 1 功能物理传送定时(PTT)信号为M
18、AC实体提供精确的定时信息，并用来建立MAC实体的信号码元定时。3- 3. 3- 3. 2 要求a. 物理传送定时(PTT)信号由PHY实体从满足GB9469.8第6.1条要求的频率源中获得fb. 物理传送定时信号(PTT)在开路接收器上的状态应是OFF;C. 当打开PHY实体电源时，PHY实体就开始通过PTT信号提供定时信息。3- 3.4 管理信号3- 3.4.1 韧理线路拆接(PLD)方向z至PHY实体。3.3.4. 1- 1 功能物理线路拆接(PLD)信号执行PHY-RESET. request原语的线路拆接值。这样它可以启动和关闭PHY实体的发送器。3. 3.4. 1- 2 要求a.
19、当物理线路拆接(PLD)信号设置成ON时，PHY实体的发送器将无条件地从线路拆接;b. 当物理线路拆接(PLD)信号设置成OFF时，所有PHY实体的发送器都被启动进行正常操作;C. 物理线路拆接(PLD)信号从ON到OFF的转换，将设置正常状态的监视功能，它会主动检查物理层实体的操作是否正确;d. 物理线路拆接(PLD)信号从ON到OFF的转换使禁止唠叨电路复位;e. 物理线路拆接(PLD)信号的开路状态是ONo3- 3.4.2 物理监视状态(PWS)方向:来自PHY实体。3. 3- 4. 2. 1 功能物理监视状态(PWS)信号执行PHY-MODE-CHANGE. indication原语的
20、唠叨禁止值。这样它指示物理层实体监视的状态。3.3.4.2.2 要求持Fa. 只要PHY实体的监视处于正常状态，物理监视状态(PWS)信号的ON状态就应当继续保b. 物理监视状态(PWS)信号的OFF状态指示PHY实体监视已经检测到了一个错误状态。注:PWS=OFF状态将引起PHY实体从线路上断开。3. 3. 4.3 物理主信号源(PPS)方向z至PHY实体。3.3.4. 3. 1 功能物理主信号源(PPS)信号命令PHY实体从备用媒体的主媒体接收信号。GB 9469.7-88 3.3.4.3.2 要求a. 这个信号的ON状态应使得主接收器为接收信号源;b. OFF状态应使得备用接收器为接收信
21、号源;C. 和PLD信号相配合，可以进行主、备用接收器和发送器的回送测试。应该说明，回送测试要求该站通过PLD信号的激活从线路拆接。3. 4 MAC-PHY接口实现3. 4.1 接地3.4.1.1 信号地信号地导体应把MAC实体电路公共点(地)，与PHY实体电路公共点(地)连接起来以便在两个电路公共点之间直接提供一条导电通路，如图2所示。r-一一一寸i合1i;古写-1_图2MAC物理接地3.4.1.2 保护地保护地(也称机架地)是为本标准定义的，它定义为MAC和PHY实体单元与各自的设备机架的电连接。保护地必须提供并且满足GB9469.1附录A的参考文献13中的相应要求。3.4.1.3 外部地
22、连接当任何外部地连接到系统保护地上时，必须遵守现有的国家安全法规或其他法规。3.4.1.4 电路接地连接MAC实体和PHY实体电路公共点(地)应该串联一个电阻再连接到各自的保护地。连接时电阻的额定值为100kO，额定功率不小于O.5Wo只有站的电路公共点(地)才接到真正的大地。接地装置的例子示于图2。3. 4.1.5 电缆屏蔽连接MAC-PHY互连电缆的屏蔽层应与保护地连接，该连接仅在电缆的MAC实体一端进行。通过把MAC单元匹配的接插件的触点1和保护地连接起来就可实现，而在电缆另一端与相应单元匹配的接插件的触点1不予连接，以尽可能减小对外部噪声干扰的敏感性。警告一一-应避免机架电位差的影响。
23、接口连接系统可能没有处理电流过量的能力。3.4. 2 MAC-PHY接口接插件3.4.2.1 MAC-PHY接口接插件的机械要求用于MAC-PHY实体，在接口互连电缆每一端的37芯接口接插件的机械要求在GB9469.1附录GB 9469.7-88 A的参考文献11中说明。MAC和PHY实体应该和固定接口接插件相配合，固定接插件有插头和凹形外壳，每个接插件应配有两个锁紧部件(示于图剖，在GB9469.1附录A的参考文献11中给出说明。接口互连电缆的每一端应装有活动接插件，它具有插座和凸形外壳。这些活动接插件应配备有使其锁紧在固定接插件上的装置。注2把活动接插件和固定接插件锁紧在一起的装置可以按照
24、国家的法规。63.由63.37 品19盘里雯雯雯雯豆豆豆豆豆豆豆豆豆豆壁垒i接插件正面触点编号协.8)(g)6Ote (ji)( il) i). 8 8 !37 且.ffI54.71 自口图3MACj物理接口接插件注z按ISO261米制螺纹，ISO通用米制螺钉螺纹总规范。除非另有规定，容差应为2位十进制士51，3位十进制士0.254。3. 4. 2. 2 MAC-PHY接插件插脚的分配接口信号和其他必须连接的插脚分配示于表30GB 9469.7-88 表3MAC-物理接口插脚分配脚号信号连接脚号信号连接1 屏蔽20 保留2 保留21 PSC1 3 PSC1 22 PSC2 4 PSC2 23
25、PST 5 PST 24 PRC2 6 PRC2 25 PSCO 7 PSCO 26 PRT 8 PRT 27 PWS 9 PWS 28 PLD 10 PLD 29 保留11 保留30 PRCl 12 PRC1 31 PRCO 13 PRCO 32 PPS 14 PPS 33 保留15 保留34 保留16 保留35 PTT 17 PTT 36 保留18 保留37 保留19 信号地根据GB9469.1附录A的参考文献12，插脚2至18是A-A交换点，而插脚20至36是B-B交换点。表3中保留的插脚不应用于本标准未经定义的信号或电源连接。3.4. 2. 3 MAC-PHY接口接插件电气要求MAC-
26、PHY接口接插件必须满足以下的电气性能要求:额定电压:60V测试电压:根据IEC标准348的第9.7.4条，应该进行500V电压测试。触点电流额定值:每个触点5A触点电阻:小于20mO耐久性:在多于1000次插入后，触点电阻应不超过20mO绝缘电阻:大于5X1080 触点材料:镀金合金3. 4. 3 MAC-PHY互连电缆3.4. 3. 1 电缆长度MAC-PHY互连电缆的长度通常应使通过电缆的信号传播时间，不超过GB9469.6第3.1条中定义的额定MAC符号时间的20%，在数据速率为1Mbit/s时，建议最大长度为25mo3.4.3.2 电缆要求MAC-PHY互连电缆应包括用于对称信号交换电路的17根双绞线和一根信号地线。该电缆应该具有一个导电屏蔽层。3. 4. 3. 3 电磁辐射的预防在易于产生过量电磁辐射的装置中，应采取特殊的预防措施，以保证在MAC-PHY互连电缆中引起的干扰电动势限制在可接受的范围之内。
