ICS 25.040.30 J 28
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T29825—2013
机器人通信总线协议
Robot General Bus communication protocol
2014-04-01实施
2013-11-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 发布
中国国家标准化管理委员会 GB/T29825—2013
目 次
前言引言
-
范围规范性引用文件
1
2
...
3 术语和定义
....
缩略语 ... 机械标准
4 5 6 电气标准
:
-
协议格式与程序实现附录A（资料性附录） 应用实例描述
7
1 1 GB/T 29825--2013
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国自动化系统与集成标准化技术委员会（SAC/TC159)归口。 本标准主要起草单位：中国科学院自动化研究所、北京机械工业自动化研究所、沈阳新松机器人自
动化股份有限公司。
本标准主要起草人：王硕、周超、李恩、张苹、魏洪兴、童上高、杨书评、陈为廉、张爱民、朱伟、王野、 王振华、林山谷、李园、程胜、陈晓鹏。
- GB/T29825—2013
引言
本标准描述的是一种无主式现场总线协议，该总线具有良好的实时性和可扩展性及较强的抗干扰性。总线协议由物理层、数据链路层、传输层、应用层组成，其中物理层和数据链路层参照1SO11898标准，传输层和应用层则允许针对机器人控制需求进行修改。数据链路层采用点对点方式和广播方式相结合来实现，各模块的地址号采用7位数据表示。传输层采用基于报文头的数据打包方式，在29位报文头中包含目的地址、源地址、顿号、管道号、顿类型等，并结合相应的数据容错机制，实现可靠传输，提高总线的利用率，同时，传输层既支持主控制器与从控制器之间的数据通信，又支持从控制器之间的数据传输。应用层实现机器人系统的各模块间的功能通信，支持大于8字节的数据包的拆分和重组，主要针对机器人系统中的数据量长度不固定、实时性传输要求高的通信数据的处理。
= GB/T29825—2013
机器人通信总线协议
1范围
本标准规定了模块化机器人系统中的一种通信总线的数据格式和程序规范，包括协议层次、格式定义、工作流程。
本标准主要适用于模块化机器人系统中不同功能模块构件之间的数据交互和信息共享。应用于非模块化机器人中的通信总线亦可参照使用本标准。
2规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO11898-1：2003道路车辆控制器区域网络第1部分：数据链路层和物理信令［Road vehicles Controller area network (CAN)--Part l: Data link layer and physical signalling
ISO11898-2：2003道路车辆控制器区域网络第2部分：高速媒体储存单元LRoadvehicles
Controllerarea network(CAN)—Part2:High-speed mediumaccess unit)
ISO11898-4：2004道路车辆控制器区域网络第4部分：时间触发的通信［Roadvehicles Controller area network (CAN)--Part 4:Time-triggered communication)
IS011898-5：2007道路车辆控制器区域网络第5部分：高速媒体存取单元的低功耗模式 [Road vehicles Controller area network (CAN)--Part 5:High-speed medium access unit with low power mode]
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
模块化机器人 modularrobot 一种由具有各种尺寸和性能特征的可交换的模块组成，能够被组合成各种不同构形的机器人。
3. 2
模块module 模块化机器人控制的构件单元，具有相对独立的逻辑运算功能或信息处理功能，具有机器人总线标
准接口。 3. 3
部件part 模块的组成部分，具有一定功能。
3. 4
顿frame RobBus总线通信中的基本数据单元，由仲裁域、控制域、数据域、校验域、认证域构成，包含报文
头、数据长度、校验码等信息。
I GB/T29825—2013
3. 5
管道pipe RobBus协议中数据传输的虚拟通路，通过选用不同管道可以实现不同线程数据的并行传输。
3. 6
位图bitmap 二进制代码构成的数据标识，用于标识较长数据传输中各个帧的接收情况。
3.7
RobBus总线接口 RobBusbusinterface 部件与RobBus总线的连接部件，一般要求有一定的计算处理能力，可以是独立的MCU也可以和
部件共用一个MCU。 3. 8
RobBus节点RobBusnode 若干个部件和一个RobBus总线接口组成的符合RobBus协议标准的构件。
3. 9
报文标识符 identifier 要传送的报文有特征标识符。
4缩略语
下列缩略语适用于本文件。 CAN：控制器局域网(ControllerAreaNetwork) RobBus：机器人通用通信总线（RobotGeneralBus） RBI:RobBus总线接口（RobBusBusInterface)
5机械标准
RobBus总线的通信接口机械标准按1SO11898-2：2003中第5章第3节的规定。
6电气标准
RobBus总线的通信接口电气标准按ISO11898-4：2004中第5章～第10章以及ISO11898-5： 2007中第5章～第7章的规定。
7协议格式与程序实现
7.1协议结构概述
RobBus通信协议采用图1所示的模型结构，由物理层、数据链路层、传输层、应用层组成，其中物理层产生并检测通信媒介的电压以便发送和接收携带数据的信号，数据链路层建立节点间的通信链路并提供数据在该链路上的无差错传输，传输层实现数据块的打包传输，应用层实现机器人系统的各模块间的功能通信。
2 GB/T 29825—2013
应用层
应用层
传输层
传输层数据链路层物理层
数据链路层物理层
图1RobBus的协议结构
7.2数据链路层
RobBus总线的数据链路层采用ISO11898-1：2003中第7章～第9章的相关内容。 每个节点都由主控制器或管理主机通过软件分配一个的地址，在同一个机器人控制系统中，要求每
个节点具有唯一的地址。该地址采用7位数据表示，范围为0～127。其中地址0～9为管理权限最高的主控制器预留，10～119为权限等同的从控制器、驱动器、传感器等模块，120～126保留，127为广播地址。在通信时将该地址存放在两种报文标识符的相应位置上，用于指定数据的传输目标。
在数据链路层通信中，采用点对点通信和广播通信两种方式。在点对点通信方式下，只有与报文标
识符中的地址一致的节点才接收和响应该数据；在广播通信方式下，总线上所有节点都会接收该数据。 在机器人控制系统中，主控制器接收所有总线上传输的数据，而从控制器只接收广播地址和与自身地址相一致的数据。
数据链路层在数据接收时，先根据节点自身的地址和所收到的报文标识符判断是否接收该数据，如果不需要接收，则放弃该顿数据。 7.3传输层 7.3.1传输层的功能概述
在传输层中，采用CAN2.0B协议中带29位报文标识符的扩展顿，主要通过报文标识符中的内容来确定该帧数据的类型和通信目的地址等信息。其中报文标识符中包含有紧急标记、目的地址、源地址、顿类型、顿号、管道号、结束标记，其格式如图2所示。 GB/T 29825—2013
ID28
ID26 ID25
ID24 ID23
ID22
ID21
ID27
紧急 目的地址
标记 ID20 顿类型 源地址
ID17
ID19
ID18
ID16
ID15
ID14
ID13
ID12 顿号
ID11
ID10
ID9
ID8
ID7
ID6
1D5
IDO 结束标记
ID4 管道号
ID3
ID2
ID1
注1：紧急标记（1位是用来标记当前顿的优先级别，对于正常信息，该位置为1，对于紧急信息（如报警信息、紧急
控制等），将该标记置0，使其先于其他顿占用总线，在最短的时间内到达目的地址；注2：目的地址（7位)指定该顿数据或信息所要到达的目的（即接收方的地址），可以是具体的RobBus节点地址（点
对点方式），也可以是广播地址（广播方式）；注3：顿类型(1位)用来标记该顿数据场中的内容是要传输的数据内容还是通信协议的控制信息；注4：源地址（7位）指定该顿数据或信息的来源地址（即发送方的地址）；注5：赖号（8位)是用来标记数据拆分后的顿块序号；注6：管道号（4位）来标记不同虚拟通信通道，用于多线程通信：注7：结束标记（1位）是用来标记该数据包传输过程的结束。 注8：根据CAN2.0B的协议，对于11位标识符的报文和29位报文可以自动区分，因此本通信协议对基于11位的
通信协议可以兼容。
图2扩展顿报文标识符格式
通信过程中的数据流向如图3所示，发送方先通过管道占用标志字来选取一个空闲的管道，然后将待发送的数据拆分成数据链路层所要求的8字节数据顿，经由数据链路层和物理层传输至接收方。接收方收到数据后，按照管道号将数据进行分流，使数据流进人不同的通信线程，再利用顿号和位图将数据进行重组，从而完成多线程大数据量的传输。传输过程如图3所示。
管道占用标志字
位图
待发送数据待发送数据待发送数据
数据拆分数据拆分数据拆分
数据重组数据重组数据重组
CAN 总线
数据发送 数据接收 管道分流
分凝管理
发送方
接收方
图3RobBus传输层示意图
7.3.2 多线程通讯
RobBus传输层通信协议能够支持多线程通信，采用管道通信技术。管道可以认为是目的节点和源节点之间所建立的虚拟的数据通道，可以通过使用不同的管道进行数据传输而实现多线程通信。
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