在工业控制领域，接口协议犹如海洋浩瀚无垠；其中，CAN通信协议就像一条潜行于深渊的鱼儿，它们共同构成了工业自动化系统的脉络。除了这些，我们还有RS-232、Modbus、Profibus等众多协议，它们如同星辰般璀璨。

I/O接口概念

I/O接口是一种电子电路，以IC芯片或接口板形式存在，其内部包含若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路。它是CPU与I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁。CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单；而I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指I/O接口。

I/O 接 口 的 基 本 功能

（1）进行端点地址译码并选择目标设备。

（2）向CPU提供有关I/O设备状态信息，并执行命令解码。

（3）管理定时和相关时序控制。

（4）提供对数据传输过程中的缓冲作用，以消除计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异。

（5）确保计算机与外设间有关信息格式的一致性转换，以及对电气信号进行适配。

（6）支持中断方式实现CPU与外设之间信息交换。

控制方式

（1）程序查询方式：这种方法下，CPU通过发送指令询问指定外设当前状态，如果该外设准备就绪，则继续输入输出操作；否则，由于其速度远超乎之所以处于等待状态，这种模式效率低下。

（2）中断处理方式：此法让CPU主动响应请求，不再被动等待。一旦检测到外设准备好，就会暂停当前任务转去执行服务程序，当完成后，再回到原路径继续运行。这提高了效率，但每次只需一次响应，便产生额外开销，对大量数据传输影响较大。

（3）（4）（5）（6）：DMA传送、无条件传送、中断通道及处理机式

工业控制网络

工业环境中的网络主要集中在局域网范围内，将分布于生产装置周围测控设备联系成功能各异自动化系统。在工厂车间、流水线装配、高温室粮库堤坝隧道交通管制建筑军工消防环境监测楼宇家居等地均可见到它们的地位。

节点组成：

节点主要由具有计算能力及通信功能但单一功能且可能不含嵌入式微型电脑甚至仅带通信端子的各种开关感应开关光电温度压力流量物位感知变送以及其他采集装置组成，如限位开关二极管光耦合元件温度计压力计流量计物位计及其它各种传感器变送器仪表等，在面临强烈干扰振动严寒酷暑野外工作环境时能适应且保持稳定性能，同时实现在不同自控单元互联互通方面面临挑战以满足实际需求。

实时性要求：

必须保证对于某些关键参数刷新时间精确性，以及所有涉及到的操作按既定的先后顺序完成以维持系统稳定性及高效运行。

现场总线分类：

根据以上特点所需具备四类：

平台相关通用标准 - OPC/DDE

OPCTCOPA, DDEDataExchangeDirect 为了跨越供应商界限软件使其能够自由结合使用，使得用户可以获得独立开发语言环境软件产品组件标准化优化应用程序

平台无关通讯协议 - ModBus/ProfiBus

Modbus一个国际公认开放性的通用语言允许不同的制造商生产的装置通过网络(如以太网)直接交流; Profibus广泛用于制造业流程工业自动化楼宇交通行业

专有平台无关标准 - 大部分DCS, 工业以太网

特别是由于历史遗留原因或者人为分割导致存在大量特殊场景下的非统一情况;

特殊标准 - 编程端子打印端子特殊规定取得

至今仍然缺乏统一解决方案，每个场景都有其独特需求未必符合全面的要求.

不同现场总线/协议/规范概述:

AS-interface:用于连接传感器执行器简便经济布线符合国际EN50295IEC62026-2标准.

BACnet:楼宇自动化网络数据交换规则.

CANopen:基于CAN总线设计多主站总线利用带宽有效提升响应时间.

ControlNet:开放式现场总线循环非循环共享同时允许两者独立运作.

DALi:照明应用数字可寻址照明规格.

整理后的AS-interface/CANopen/BACnet/ControlNet/DALI描述如下:

ASI = AS-i (Executioner/Sensor Interface)

BACnet == Building Automation Control Network (Building Automation Communication Protocol)

CANopen == Controller Area Network Open (Open Device Profile for CAN)

每一种都是为了解决特定的问题而设计出来的一个具体工具，无论是在操纵真空泵还是调节LED灯，都需要一种特别设计好的工具来完美地做这件事。而这正是我们今天要探讨的话题——如何理解这些复杂但又神奇的小工具？