JB T 5755-1991 工业异步通信数据链路层和物理层.pdf

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1、L07JB/T 57551991工业异步通信数据链路层和物理层1991-10-21 发布1992-10-01 实施中华人民共和国机械电子工业部 发 布I1 主题内容与适用范围（1）2 引用标准（1）3 代号（1）4 数据传输速率（2）5 物理层（第一层）（2）6 数据链路层（第二层）（3）附录A 定时值（参考件）（11）附录B 半双工通信流程图（参考件）（12）附录C 使用37芯、25芯、15芯连接器的互连电路（参考件）（15）附录D 传输控制字符中英文对照表（参考件）（18）目 次1本标准参照采用国际标准ISO 886788工业异步通信数据链路层和物理层。1 主题内容与适用范围本标准规定了以

2、串行异步方式传输数据的物理接口与通信协议，它支持全双工或半双工的通信方式。本标准适用于工厂主计算机与用计算机控制的自动化设备两点间点对点连接的通信。本标准对应于GB 9387（ISO 7498）开放系统互连基本参考模型的物理层（第一层）和链路层（第二层）。2 引用标准GB 1988信息处理 信息交换用7位编码字符GB 3453信息处理 数据通信基本控制规程基本部分 基本型控制规程编码独立的信息传送控制规程 基本型控制规程全双向传输控制规程GB 3454信息处理 数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的接口电路定义表GB 3455信息处理 非平衡双流接口电路的电器特性GB 527

3、1.9数据处理 词汇09部分：数据通信GB 6107利用串行二进制数进行数据交换数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的接口GB 9387信息处理 开放系统互连基本参考模型GB 9950数据通信 37芯DTE/DCE接口连接器和引线分配GB 9952数据通信 15芯DTE/DCE接口连接器和引线分配GB 11014平衡型电压数字接口电路的电气特性GB 11383信息处理 信息交换用八位代码结构和编码规则SJ/Z 9081信息处理 起止式同步传输的字符结构SJ/Z 9104数据通信 25芯DTE/DCE接口连接器及引线分配3 代号3. 1 DLE数据链路转义符DLE与紧随其后的八

4、位二进制代码形成传输控制功能，6.1条表1中列出的字符可随DLE使用。3. 2 DLE ENQ询问它是发送站请求接收站给出应答时发送的传输控制字符序列，它在建立数据链路时发送；在传输阶段，请求对前一次询问的回答时，它要重发送；若在传输报文正文中，发送DLE ENQ，则立即停止传输，所传信息作废，接收站用DLE NAK回答。3. 3 DLE EOT传输结束当发送站发送DLE EOT时，表明传输结束或异常结束。此时发送站和接收站的传输同时被终止。机械电子工业部 1991-10-21 批准中华人民共和国机械行业标准工业异步通信数据链路层和物理层JB/T 575519911992-10-01 实施JB

5、/T 5755199123. 4 DLE NAK否认当接收站不准备接收，或接收到不正确信息时，向发送站发送DLE NAK否认传输控制字符序列。3. 5 DLE ETX正文结束它用作结束正文的传输控制字符序列，在它后面为用作数据块检验的块检验序列BCS。DEL ETX属于数据检验范围。3. 6 DLE STX正文开始DLE STX传输控制字符序列直接放在正文前面，用以引出正文。它不属于数据检验范围。3. 7 DLE 0和DLE 1（或ACK 0和ACK 1）交替认可它们是接收站发给发送站作为认可应答的传输控制字符序列。在传输建立阶段发送DLE 0，进入正文传输阶段先发送DLE 1，而后交替发送D

6、LE 0和DLE 1予以认可。3. 8 DLE ；认可应答后等待它是接收站发送给发送站的认可应答（代替DLE 0和DLE 1），且表明接收站暂时不能接收信息，要求发送站暂停发送。3. 9 DLE 带中断的认可应答它是接收站发给发送站作为带中断的认可应答传输控制字符序列，它代替常规的DLE 0，DLE1。发送站要用DLE EOT回答。3. 10 DLE DLE它表示被传输的信息为DLE字符。4 数据传输速率数据传输接口的数据传输速率可选用110/300/600/1200/2400/4800/9600/19200位/秒等八种。5 物理层（第一层）5. 1 机械接口机械接口规定采用37芯连接器（见G

7、B 9950）或15芯连接器（见GB 9952）或25芯连接器（见SJ/Z 9104）。5. 2 电气接口工业异步通信中，物理层电气接口根据信息传输距离、传输速率和工业现场干扰情况可选用GB 6107（EIARS232C）或GB 11014（EIARS422）规定的通信接口电路。5. 3 电路互连GB 6107和GB 11014规定的接口电路互连如图1和图2所示。37芯、25芯和15芯连接器各插针的定义和互连见附录C（参考件）。图1 GB 6107规定的电气接口的互连JB/T 575519913图2 GB 11014规定的接口电路的互连5. 4 字符格式在主计算机和自动化设备之间传输数据时，传

8、送的字符可以是任意的正文字符或定义的传输控制字符，字符格式如图3所示，它包含以下元素：a. 1个起始位b. 8个信息位正文字符，由任何八位二进制数组合构成。传输控制字符，按照GB 3453规定的八位格式。传输信息的最低位紧跟起始位。c. 1个或2个停止位（传输速率110位/秒时用2个停止位）图3 字符格式6 数据链路层（第二层）通信协议采用GB 3453的规定。在这里只用正文块，不带标题。差错防护也按照GB 3453的规定。6. 1 传输控制字符传输控制字符（TCC）在表1中列出。表 1 传输控制字符代 号用列/行表示用十六进制表示ACK 0/6 X06DLE 1/0 X10ENQ 0/5 X

9、05EOT 0/4 X04ETX 0/3 X03NAK 1/5 X15JB/T 575519914续表1代 号用列/行表示用十六进制表示STK 0/2 X02；3/11 X3B1313103/303/12 X3C3/14 X3E6. 2 透明性能传输任意代码数据称为传输的透明性，采用GB 3453中编码独立的信息传送控制规程，可达到传输的透明性。6. 3 半双工通信数据链路协议6. 3. 1 报文传输数据链路协议包括以下三个阶段：a. 建立数据链路阶段；b. 数据传输阶段；c. 结束阶段。具体情况如表2所示，半双工通信流程见附录B（参考件）。表 2 报文传输SR S RSDLE ENQ DLE

10、 0 DLE STX TEXT1 DLE ETX BCS DLE 1DLE STX TEXT2 DLE ETX BCS DLE 0DLE STX TEXT3 DLE ETX BCS DLE 1DLE EOT建立数据链路阶段数 据 传 输 阶 段结束阶段注：S为发送站；R为接收站。6. 3. 1. 1 建立数据链路阶段a. 建立数据链路阶段前，两站都要处于空闲状态，两站均允许起动传输。b. 发送站发送DLE ENQ，请求接收站接收正文，若接收站同意进入数据传输阶段，则发送DLE0，当发送站收到DLE 0就进入数据传输阶段。c. 若发送站接收到否认信号或超过T1（见6.3.2条b）周期仍未收到认可

11、信号，则发送站发DLEENQ重新请求，最多可重发4次，若最后发送站仍没收到DLE 0，则表明接收站不可能接收任何正文，发送站将发DLE EOT结束传输。d. 优先权半双工通信时，由于两站同时发送DLE ENQ，产生信号碰撞，故要确定优先权，规定主计算机具有低的优先权，拥有高优先权的站发送的DLE ENQ有效，而主计算机站要取消自己的请求，并发送DLE 0予以认可应答。数据链路建立过程如图4所示。JB/T 575519915图4 数据链路建立过程注：1）在此期间，发送站只接收DLE 0和DLE ENQ，其他信息均不予理睬。2）在此期间，全部传输停止。6. 3. 1. 2 数据传输阶段a. 发送站

12、在发送DLE STX时进入数据传输阶段，接收站接收到DLE STX后进入数据传输阶段。b. 发送的正文不带传输控制字符序列，正文块长度可变，最多可传512个字节，每一个字节由任意的八位二进制数码组成。c. 接收站开始发送DLE 1认可正确的接收块，而后交替发送DLE 0、DLE 1认可正确的接收块。d. 发送站收到有效的认可信号后，或发送下一正文块或进入结束阶段。e. 若接收站希望结束传输，在它正确接收正文后，要发送带中断的认可应答DLE ，发送站接收此信号后，进入传输结束阶段。f. 传输正文中出现DLE字符时，要在发送DLE时插入一附加的DLE字符，用双DLE标记DLE正文字符，接收站要从接

13、收的两个连续DLE字符中消去一个，剩下的DLE作为传输正文的一部分被接收。g. 接收站若检测到差错，则以DLE NAK回答，并等待接收正文。6. 3. 1. 3 结束阶段任何时候可用DLE EOT结束接收站和发送站的传输，结束传输时，接收站和发送站要同时终止传输。6. 3. 2 定时器与超时控制为了消除由于不正确的传输控制字符序列等原因造成的不确定状态，为此，设置下述定时器，利用超时控制，达到重新起动、恢复或结束传输过程。a. 接收定时器T0当接收站接收DLE STX时，起动接收定时器T0T0值见附录A（参考件），若在T0期间接收站没有接收到DLE ETX，则接收站发送DLE NAK，并等待接

14、收信息。b. 应答定时器T1发送站发送DLE ENQ或BCS时，要起动应答定时器T1，若在T1期间发送站没有从接收站收到有效的认可控制字符序列，则发送站重发送最后传输的信息，最多可重发送4次。c. 空闲定时器T2JB/T 575519916接收站发送任一应答控制字符序列DLE 0、DLE 1、DLE 或DLE NAK时，要起动空闲定时器T2，若在T2期间接收站没有从发送站收到有效传输控制字符序列（可以是BCS或DLE ENQ或DLE EOT）则接收站恢复到空闲状态。6. 3. 3 差错处理6. 3. 3. 1 差错检测a. 按GB 3453规定，在数据传输过程中，对传输正文进行CRC循环冗余检

15、验，即发送站发送正文后附加发送BCS块检验序列，接收站对接收的报文进行检验，以便发现差错。BCS块检验序列产生方法为：发送站把串行传送的正文序列与DLE ETX序列作为一个数，乘以X16，然后除以（模2）生成多项式（X16+X12+X5+1），所得十六位余数为BCS块检验序列。为标记目的插入的DLE字符包括在正文字符序列内。b. 发送站在发送DLE ETX序列后，以发送BCS的最高有效位开始，顺序发送两字节长的BCS块检验序列。c. 接收站将收到的报文（不包括DLE STX）作为一个数除以（模2）生成多项式（X16+X12+X5+1），如所得余数为0，表示传输无差错。6. 3. 3. 2 差错

16、恢复a. 在数据链路建立阶段，发送站最多可重发4次DLE ENQ（即共发5次），若第4次重发送DLE ENQ后，发送站仍没有收到有效的认可控制字符序列，则它要发DLE EOT，并使两站恢复到空闲状态。b. 在数据传输阶段，若发送站接收到否认控制序列DLE NAK，则它要重发送报文，最多重发送4次；若此时发送站仍没有接收到有效的认可信号，它则要发送DLE ENQ询问信号，最多可重发送4次，若第5次询问均没有接收到有效的认可控制字符序列，则它要发送DLE EOT，使其恢复到空闲状态；当接收站收到DLE ENQ时，它要重发送最后的认可控制序列。6. 4 全双工通信数据链路协议6. 4. 1 概述本条

17、规定了在采用全双工通信方式时，如何利用传输控制字符序列建立通信，传输报文和结束通信。6. 4. 1. 1 硬件环境硬件环境为：a. 异步串行传输；b. 交换或非交换链路；c. 全双工线；d. 点点连接。6. 4. 1. 2 软件环境软件环境为：a. 相关分块报文；b. 交错应答（传输之间应答）；c. CRC差错检验；d. 交替认可。6. 4. 1. 3 数据链路建立a. 起动建立过程以前，发送DLE EOT，使接收站和发送站的本地缓冲寄存器和标记复位，全双工线被清零。b. 建立过程发送站发送DLE ENQ，并启动应答定时器，等待回答，接收站收到DLE ENQ后，若准备接JB/T 5755199

18、17收信息，则发，DLE 0。c. 数据链路建立接收站和发送站同时被启动，发送站即可开始发送报文。数据链路建立过程如图4所示。6. 4. 1. 4 数据传输阶段全双工通信数据链路建立以后，任一发送站均可给接收站发送报文，发送报文的格式如图5所示。图5 传输报文格式DLE STX 报文正文开始DLE ETX 报文正文结束BCS 1块检验序列高字节，BCS 2块检验序列低字节。报文正文最长包含544个字符。接收站要用DLE 0、DLE 1（或ACK 0、ACK 1）、DLE NAK、DLE ；或DLE EOT等传输字符序列中的一个来应答接收的报文正文。若发送的报文正文中有DLE字符，则要插入一附加

19、的DLE字符，以达到传输的透明性，但插入的DLE字符不置于缓冲寄存器中，也不计算在报文正文长度内。发送BCS 2字符后要启动应答定时器。6. 4. 1. 5 应答a. 接收站应答接收站对接收的报文进行与半双工通信相同的CRC循环冗余检验，如检验无差错，则接收站交替发送DLE 1、DLE 0予以认可应答。若检验有差错，则接收站发DLE NAK，要求发送站重发报文。接收站最多可连续发4次DLENAK，若接收站连续5次未收到有效的报文，则接收站发送DLE EOT结束传输。b. 发送站应答发送站仅在应答定时器超时或收到有效应答之后，才能退出等待状态，并允许发送后续报文。若接收站以DLE NAK应答，则

20、发送站要重发上一次的报文，如果4次连续重发送后，仍未收到有效认可信号，则发送站要发送DLE EOT结束传输。c. 暂停发送状态的应答当接收站正常接收信息后，暂不接收另外的信息，则发送DLE；给发送站予以认可应答，并要求发送站暂停发送。发送站收到DLE，暂停向接收站发送报文，并启动WACK定时器（见6.4.2.2条）。当WACK定时器超时动作时，发送站发DLE ENQ，若接收站还不能接收报文，则接收站仍发送DLE，予以应答；若接收站能接收报文，则交替发送DLE 0、DLE 1予以认可应答。由于上次发送的报文接收站已正常接收，因此暂停状态的应答不改变DLE 0/DLE 1的应答次序，例如DLE 0

21、 DLE ；DEL 1。d. DLE ENQ的应答在数据链路建立阶段，接收站以DLE 0应答DLE ENQ。在报文传输过程中，若发送站发送DLE ENQ，则接收站要重发上次的应答。在报文传输阶段，如果接收站在DLE STX与DLE ETX之间检测到DLE ENQ，接收站认为是传输差错，立即向发送站发送DLE NAK。JB/T 575519918在暂停发送状态，对DLE ENQ的应答见6.4.1.5条c中的说明。6. 4. 1. 6 恢复规程恢复规程适用于以下情况：a. 应答定时器（见6.4.2.1条）超时当应答定时器超时时，发送站向接收站发DLE ENQ，要求接收站重发上次的应答，最多可重发4

22、次。b. 接收的DLE 0、DLE 1不匹配若发送报文的链路状态与接收到的DLE 0、DLE 1（或ACK 0、ACK 1）不匹配，则发送站发DLE ENQ，最多发5次，如5次发送后，仍未接收到正确的DLE 0，或DLE 1（或ACK 0、ACK 1），则发送DLE EOT；若接收到的DLE 0、DLE 1（或ACK 0、ACK 1）与报文链路匹配，则应答有效，开始下一步传输。c. 接收DLE NAK否认传输控制字符序列接收站收到无效报文，或接收的报文检验有差错，均向发送站发DLE NAK。当发送站接收到DLENAK后要重发上次的报文，可重发4次，若仍接收到否认信号，则发送DLE EOT结束传

23、输。若应答有效，则开始下一步的传输，且无需改变应答DLE 1、DLE 0的交替顺序，例如，DLE 0、DLE1、DLE NAK、DLE 0。6. 4. 1. 7 传输结束接收站和发送站均可发送DLE EOT。发送DLE EOT后，接收和发送站均终止传输。6. 4. 2 定时器6. 4. 2. 1 应答定时器在接收到无效应答信号或无应答信号时，发送站利用应答定时器保护系统。在发送站发送DLEENQ 或BCS 2后，以初始值启动应答定时器，当发送站接收到有效应答控制字符序列，如DLE 0、DLE 1、DLE NAK、DLE EOT以后，停止应答定时器的工作。当应答定时器超时动作时，发送站要发送DL

24、E ENQ，最多允许超时重发4次，若此时发送站仍未收到应答控制字符序列，则要发DLE EOT结束传输。6. 4. 2. 2 WACK定时器在暂停发送状态，发送站利用WACK定时器确定它暂停发送的时间，在发送站从接收站接收到DLE；后，以初始值启动WACK定时器，当WACK定时器超时动作时，发送站要发送DLE ENQ询问接收站，若接收站可恢复传输，则要以DLE 0、DLE 1（或ACK 0、ACK 1）应答；若接收站仍不能恢复传输，则要发DLE。6. 4. 3 差错恢复采用CRC循环冗余检验进行差错检验，它仅用于报文正文的传输，不可应用于应答控制字符序列。生成传输正文块的CRC检验码方法与半双工

25、通信方式相同（见6.3.3.1条）。由于通信线路故障，应答DLE 1有可能产生下述差错：a. 误认为是DLE 0被接收；b. 以任何无意义的字符表示，不能被识别；c. 误认为是DLE ；被接收；d. 误认为是DLE ENQ被接收。利用定时器和报文链路状态，可检测出上述各种差错，定时器超时动作时给发送站一警告，告知应答丢失；若报文链路状态与DLE 0、DLE 1（或ACK 0、ACK 1）的标号不匹配，则表明发JB/T 575519919送站接收到的应答不正确。如果发送站确认接收到的DLE 1无效时，则要发送DLE ENQ进行询问。6. 4. 4 数据链路控制协议举例下列举例中报文的格式为：DL

26、E STX | 正文 | DLE ETX BCS 1 BCS 2a. 起动通信链路站1或站2 DLE EOTDLE ENQ发送站接收站 DLE 0注：任何一站均能启动通信链路，启动时，接收站和发送站同时被启动。b. 终止紧接着启动站1 DLE EOT DLE EOTDLE ENQ发送站 （终止）站2接收站 DLE 0c. 特殊情况起动站1 DLE EOT DLE ENQ发送站站2 DLE EOT DLE 0接收站 （忽略）d. 两站同时启动站1 DLE EOT DLE ENQ DLE 0发送站/接收站站2 DLE EOT DLE ENQ DLE 0发送站/接收站e. 站1发送报文给站2站1发送

27、站 报文 1 报文 2 报文 3 报文 4站2 DLE 1 DLE 0 DLE 1接收站f. 站2发送报文给站1站2 报文 1 报文 2 报文 3 报文 4发送站站1 DLE 1 DLE 0 DLE 1接收站JB/T 5755199110g. 站1发送报文给站2，同时站2发送报文给站1站11）报文 1 报文 2 DLE 1 报文 3 DLE 0 报文 4发送/接收站站21）DLE 1 报文 1 DLE 0 报文 2 DLE 1 报文 3发送/接收站注：1）本标准不允许应答与报文一起发送。h. 暂停发送发送站 报文 1 报文 2 DLE ENQ 报文 3接收站 DLE 1 DLE ； DLE 0

28、 DLE ；发送站 DLE ENQ DLE ENQ 报文 4接收站 （续上） DLE ； DLE 1 DLE 0i. 否认发送站 报文 1 报文 2 报文 2 报文 3接收站 DLE 1 DLE NAK DLE 0j. 发送站终止传输发送站1）报文 1 报文 2 DLE EOT接收站1）DLE 1 DLE 0注：1）发送DLE EOT后，接收站和发送站均终止传输。k. 接收站终止传输发送站1）报文 1 报文 2接收站1）DLE 1 DLE EOT注：1）发送DLE EOT后，接收站和发送站均终止传输。l. 应答超时发送站 报文 1 报文 2 应答定时器超时动作 报文 2DLE ENQ接收站 D

29、LE 1 无应答信号 DLE 0JB/T 5755199111附 录 AA1 本标准不定义具体定时值，只给出一个建议的方程式，可用来计算各定时器的值：T=NNCDBPCBR（A1）式中：T定时器值，毫秒；NCD传输字符数（半双工通信定为518，全双工通信为550）；BPC每个字符的位数；BR数据传输速率，位/秒；N系统延迟系数。T是传输报文长度和数据传输速率的函数，系统延迟系数N依赖系统和执行的传输过程。考虑传输的透明性，传输包括DLE字符的正文所需时间比一般正文要长，再考虑传输其他控制字符的时间。建议系统延迟系数N最小取3。举例：如BP=9600位/秒NCD=518BPC=10N=3T=35

30、18101000/9600=1619（毫秒）（参考件）定 时 值JB/T 5755199112附 录 BB1 建立数据链路阶段（启动）流程图见图B1。图B1（参考件）半双工通信流程图JB/T 5755199113B2 数据传输阶段流程图见图B2。图B2JB/T 5755199114B3 发送一个数据块的恢复过程流程图见图B3。图B3JB/T 5755199115附 录 CC1 37芯连接器互连电路C1. 1 使用GB 6107规定的非平衡双流电路时，37芯连接器插针定义见表C1，插针连线图见图C1。表C1插针号电路号说 明插针号电路号说 明1屏蔽地24 104接收数据19 102信号地9 10

31、6发送准备好4 103发送数据27 106发送准备好6 104接收数据30 1082数据终端准备好图C1C1. 2 使用GB 11014规定的平衡双流电路时，37芯连接器插针定义见表C2，插针连线图见图C2。表C2插针号电路号说 明插针号电路号说 明1屏蔽地7 105请求发送19 102信号地9 106发送准备好4 103发送数据11 107数据设备准备好22 103发送数据12 1081数据终端准备好6 104接收数据30 1082数据终端准备好（参考件）使用37芯、25芯、15芯连接器的互连电路JB/T 5755199116图C2C2 25芯连接器互连电路使用GB 6107规定的非平衡双流

32、电路时，25芯连接器插针定义见表C3，插针连线图见图C3。表C3插针号电路号说 明插针号电路号说 明1屏蔽地4 105请求数据7 102信号地5 106发送准备好2 103发送数据6 107数据设备准备好3 104接收数据20 1082数据终端准备好图C3C3 15芯连接器互连电路C3. 1 使用GB 6107规定的非平衡双流电路时，15芯连接器插针定义见表C4，插针连线图见图C4。JB/T 5755199117表C4插针号电路号说 明插针号电路号说 明1屏蔽地8G信号地或公共回路2T发送数据9GaDTE公共回路4R接收数据11 Gb DCE公共回路图C4C3. 2 使用GB 11014规定的

33、平衡双流电路时，15芯连接器插针定义见表C5，插针连线图见图C5。表C5插针号电路号说 明插针号电路号说 明1屏蔽地9T（B）发送数据8G信号地或公共返回点4R（A）接收数据2T（A）发送数据11 R（B）接收数据注：屏蔽电缆段间连接部分应屏蔽。T由数据终端设备（DTE）提供的数据。在空闲状态，此点应维持在二进制“1”状态。R数据终端设备（DTE）接收数据。DCE为数据电路终端设备。图C5JB/T 5755199118附 录 D代 号英 文 名中 文 名ACK acknowledge认可DLE data link escape数据链路转义ENQ enquiry询问EOT end of tran

34、smission传输结束ETX end of text正文结束NAK negative acknowledge否认STX start of text正文开始附加说明：本标准由机械电子工业部北京机械工业自动化研究所提出并归口。本标准由机械电子工业部北京机械工业自动化研究所负责起草。本标准主要起草人余禄。（参考件）传输控制字符中英文对照表JB/T57551991中 华 人 民 共 和 国机 械 行 业 标 准工业异步通信数据链路层和物理层JB/T 57551991*机械科学研究院出版发行机械科学研究院印刷（北京首体南路2号 邮编 100044）*开本8801230 1/16 印张1 字数36,0001991年12月第一版 1991年12月第一次印刷印数1500 定价 2.40元编号 0439机械工业标准服务网：http:/www.JB