以無(wú)線(xiàn)HART協(xié)議為基礎的數據鏈路層協(xié)議模型設計

　　式中，

表示A到B的時(shí)間延遲，

表示B到A的時(shí)間延遲。在整個(gè)通信過(guò)程中，延遲主要發(fā)送在層與層間數據傳送以及點(diǎn)與點(diǎn)之間數據傳輸過(guò)程中。式(1)中

以及式(2)中

分別表示T1時(shí)刻節點(diǎn)A對節點(diǎn)B的時(shí)鐘漂移和T4時(shí)刻節點(diǎn)A對節點(diǎn)B的時(shí)鐘漂移，盡管由于環(huán)境因數(如溫度、壓力等)的影響，時(shí)鐘漂移每一個(gè)時(shí)刻都在發(fā)生，二者并不完全相等，但一般情況二者一次通信進(jìn)行的時(shí)間間隔較短，可以認為二者幾乎相等。同樣假定

和

相等。

　　通過(guò)式(1)和式(2)可得出延遲時(shí)間以及漂移時(shí)間：

　　節點(diǎn)將根據式(3)和式(4)所求出的延遲時(shí)間以及漂移時(shí)間進(jìn)行時(shí)鐘的主動(dòng)同步與被動(dòng)同步。

　　時(shí)鐘同步由兩步驟完成，首先選取時(shí)鐘源，網(wǎng)絡(luò )管理節點(diǎn)作為時(shí)鐘服務(wù)器，并選取若干節點(diǎn)作為網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘源：然后在同步過(guò)程，每一個(gè)節點(diǎn)通過(guò)與時(shí)鐘源進(jìn)行被動(dòng)或主動(dòng)的時(shí)鐘同步。其中，主動(dòng)同步為當高層節點(diǎn)向低層節點(diǎn)發(fā)送數據時(shí)，低層節點(diǎn)記錄數據包實(shí)際到達時(shí)間與計算達到時(shí)間的偏移調整本地時(shí)鐘;被動(dòng)同步為當低層節點(diǎn)向高層節點(diǎn)發(fā)送數據時(shí)，底層節點(diǎn)等待并接收高層節點(diǎn)的應答數據包，并利用應答數據包中所包含的時(shí)鐘偏移信息進(jìn)行時(shí)鐘調整。

　　高層節點(diǎn)發(fā)送邀請數據包，待加入節點(diǎn)接收邀請數據包并完成一次被動(dòng)同步過(guò)程;高層節點(diǎn)發(fā)送偵聽(tīng)數據包，判斷臨近節點(diǎn)是否處于網(wǎng)絡(luò )并完成一次被動(dòng)同步過(guò)程;低層節點(diǎn)通過(guò)接收一次數據包完成一次被動(dòng)同步過(guò)程;底層節點(diǎn)通過(guò)接收高層節點(diǎn)的應答數據包完成一次主動(dòng)同步過(guò)程。整個(gè)同步網(wǎng)絡(luò )低層同步高層，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )時(shí)鐘以根時(shí)鐘源為基準實(shí)現整個(gè)網(wǎng)絡(luò )的時(shí)鐘同步。根時(shí)鐘源可根據實(shí)際情況采用可行方

　　法(如GPRS等)與理想時(shí)鐘同步。

　　3.3 數據鏈路調度實(shí)現

　　3.3.1 調度

　　數據鏈路層在實(shí)現無(wú)線(xiàn)HART網(wǎng)絡(luò )全網(wǎng)時(shí)鐘同步的基礎上，主要負責鏈路的調度，控制著(zhù)數據的發(fā)送和接收，從而保證網(wǎng)絡(luò )的正常通信。鏈路調度通過(guò)查詢(xún)活動(dòng)超幀表、鏈接表、數據等表從而決定下一個(gè)將要通信的時(shí)隙。所有的接收鏈接將會(huì )被允許通信。網(wǎng)絡(luò )層發(fā)出發(fā)送數據請求，若待定表中已無(wú)空余空間，調用失敗，否則數據包進(jìn)入待定表中的同時(shí)查詢(xún)等待表是否存在相同目的地址的高優(yōu)先級數據包，若不存在，數據包進(jìn)入等待表中等待發(fā)送，否則保存在待定表中，待發(fā)送表根據目的地址的類(lèi)型進(jìn)行查詢(xún)，鄰居地址查詢(xún)鄰居表、圖地址查詢(xún)圖表的基礎上再查詢(xún)鄰居表，最終鄰居地址、圖地址、廣播地址、代理地址的4種都將查詢(xún)鏈路表獲得相應鏈路并設置為發(fā)送類(lèi)型(TX=1)，之后進(jìn)入等待狀態(tài)。

　　當ASN到達相應時(shí)隙，數據包根據TXRX的值進(jìn)入發(fā)送、接收、休眠狀態(tài)。如圖2所示。

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