FF网络的优化拓扑结构探讨

1.单链路拓扑

图5-9显示了只包含一个简单链路的现场总线网络。它包含有一个组态设备，例如一个主设备和用来被组态的设备。

所有的链路需要有且仅有一个链路活动调度器（Link Active Scheduler，LAS）。在数据链路层（DLL）中LAS作为总线链路仲裁者进行操作。LAS的作用包括：

图5-9 简单链路的现场总线网络

1）识别新设备并把它们加到链路上。

2）把没有响应的设备从网络上移走。

3）在网络上分布数据链路和链路调度时间。

数据链路时间是由DLL同步的网络范围时间。链路调度时间是使用对数据链路时间的偏移来描述的链路特殊时间。系统管理使用它来同步功能块执行和LAS调度的数据传输。

4）在受调度的通信时轮询设备中的缓冲式数据。

5）在受调度的通信的间隔中分发优先级驱动令牌。

链路上的任何设备，只要有以上能力，它就有可能成为LAS。能够成为LAS的设备被称做链路主设备（Link Master Device），所有其他设备被称为基本设备（Basic Device）。

在链路刚启动时，或者现存的LAS失败后，链路上的链路主设备将投标成为LAS。投标完成后，赢得投标的设备作为LAS立即开始操作。从LAS角度观察，没有成为LAS的链路主设备作为基本设备操作。它们也作为后备LAS来监视链路上现存LAS的失败，并且当检查到现存LAS失败时，进行投标竞争成为LAS。

在特定的情况下，可能需要某个特殊的链路主设备必须成为LAS。此时该链路主设备必须被设计为基本链路主设备。如果基本链路主设备没有赢得投标，它将指示赢得投标的链路主设备把LAS角色传递给它。

2.桥式网络

对于具备不同速度和介质类型的链路。可以用桥把它们连接在一起，形成多链路网络或桥式网络，在这些网络中使用DLL桥来连接链路。对于所有的FF桥式网络，任何两个设备间只有一条数据通路。为确保这点，桥中互相协调的路线表形成一个扩展树。(www.xing528.com)

扩展树可以用来描述桥的组态，例如数据流只有两个方向：一个是到根节点，另一个是离开根节点。在这里没有环路也没有平行线路。也就是说，在每一个链路上有且只有一个活跃的桥来管理链路。

扩展树中的每个桥有一个根端口和一个或多个下游端口，每一个端口说明与一条链路的连接。根端口指向树根，而下游端口是离开树根。下游端口在含有桥规范的DDL附录中也可以参考为指定端口。当根端口收到指定给远程链路的消息时，桥就会按照线路表中定义的情况，选择正确的下游端口，并把消息传递给它。当在下游瑞口上收到消息时，桥把它传到根端口且（或）从根端口再传到一个或多个其他的下游端口。图5-10显示了桥式网络和它的扩展树构造。

图5-10 桥式网络和它的扩展树构造

桥设备负责执行基金会现场总线网络的4个功能：

1）发送（Forwarding）。

2）重新发布（Republishing）。

3）数据链路时间的再分发（Data Link Time Redistribution）。

4）应用时钟时间的再分发（Application Clock Time Redistribution）。

前3个是DLL功能，第4个是系统管理功能。为了支持后两个功能，桥端口必须是下游链路的LAS。图5-10中，根桥中含有调度链路#1和链路#2的LAS。

当桥收到一条消息，且该消息具有发送表中定义的地址时，桥进行发送。如果地址指明这是要发送的消息，则把这条消息放入适当端口的FIFO队中，当桥从与那个端口相连的LAS收到传输的权利（令牌）时，桥按照优先级顺序传输队中的各项消息。

当桥与桥的LAS外行（Outbund）链路被构造为重发数据时，产生重新发布。内行（Inbound）链路上的LAS触发发布者传输数据。当桥收到具有发布者源地址的数据时，它就把消息放到在重新发布表中规定的适当端口的缓冲区中，作为受调度的传输。当相应的LAS指示相关端口重新发布消息时。桥就把它重发到每一个外行链路上。

对于发布的数据来说，用发送代替重发是可能的。在这种情况下，发布的数据的地址被组态到发送表中，而不是更新到发布表中。提供的这种能力可以支持不受调度的发布。

数据链路时间消息的再分发发生在桥的端口收到数据链路时间消息时，数据链路时间消息是由位于根链路上的数据链路时间主设备发出的。当桥收到数据链路时间消息时，它先计算每个作为LAS输出端口的链路调度时间的偏移，一旦计算完毕，桥就将该消息按不受调度的传输方法传到下游端口的队列中。如果桥包含不作为LAS的下游端口，那么数据链路时间不能在那个链路上再分发，在这种情况下，那条链路以及它的所有下游链路操作时使用的数据链路时间，与数据链路时间主设备分发的数据链路时间无法同步。

应用时钟消息的再分发发生在桥的根端口收到应用时钟消息时，应用时钟消息是由系统管理时间主设备发出的。它们包含有系统时间和相应的链路调度时间。当桥收到这样的消息时，每个输出端口的SMK为每个目的链路计算链路调度时间，—旦计算完毕，桥就将该消息按不受调度的传输方法传到每一个输出端口的队列中。