工业控制中接口协议之大观CAN协议分为两种TCPIP与Modbus在应用中的辉煌
电子与信息工程：工业控制系统中的接口协议全览
在探索工业控制系统的奥秘时，我们不可避免地需要涉及到接口协议，这些协议是CPU与外设之间交换信息的桥梁。其中，CAN（Controller Area Network）协议分为两大类：CAN 2.0A和CAN 2.0B。
I/O接口概念
I/O接口是一种特殊的电子电路，它包含了专用寄存器和相应的控制逻辑电路。它不仅是CPU与外部设备、存储器之间数据交换的媒介，也是它们之间工作模式不同导致产生差异所需弥补的一道桥梁。因此，在讨论I/O接口时，我们通常只考虑其基本功能，而忽略了对存储器接口的讨论。
I/O接口基本功能
进行端口地址译码，选择合适的设备。
向CPU提供有关外设状态以及命令译码。
控制时间序列和定时操作。
提供缓冲区以消除计算机与外设速度差异带来的影响。
实现数据格式兼容性转换，以及电气适配需求。
支持中断方式进行信息交换。
控制方式
程序查询方式
CPU通过指令询问外设状态，当准备就绪时进行输入/输出操作；否则等待循环查询。
优点：结构简单，但由于CPU速度远高于外设，往往处于等待状态，效率低下。
中断处理方式
外设可以主动向CPU提出服务请求；如果响应，则暂停当前程序执行，并转至相应服务程序；完成后再恢复原程序。
优点：提高了工作效率和满足实时要求，但每次传送字符都需中断，加重系统负担；启动中断还需保留现场，以便继续原程序执行，增加工作量。此方法对于大量数据交换性能较低。
3.DMA传送方式
使用专门管理内存与外设间数据交流，不涉及软件干预，大幅提高CPU利用率。在DMA开始之前，它会向CPU申请总线控制权，如果允许，则获得总线控制权。在传输结束后，将总线归还给CPU。这种方法减轻了软件层面的负担，对提高整体性能有显著帮助。但此方法也存在一些局限，如DMA管理过程中的错误可能导致严重问题发生，因此需要谨慎使用并确保安全性良好。此外，由于硬件设计复杂且成本较高，因此并不适用于所有应用场景。不过对于那些频繁进行大规模数据传输或要求极高实时性的应用来说，这种技术无疑是一个强大的工具，可以有效提升整个系统的性能水平，无论是在高速数值处理领域还是在视频捕捉、图像分析等方面，都能发挥出最佳效果。这一点在自动化生产过程中的关键任务上尤为重要，因为它能够确保产品质量，同时缩短生产周期，从而增强企业竞争力。一旦被成功实施，它将成为实现智能化生产流程的一个关键步骤，使得制造业更加精细化、高效化，最终达到自动化程度更高的地步。而随着技术不断进步，这一趋势将进一步加速，以满足日益增长的人类需求，为社会带来更多利益。