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第1章 概述 1

1.1引言 1

1.2工业物联网发展历程 1

1.3工业物联网标准的发展 3

1.4工业物联网的发展趋势 6

第2章 工业物联网关键技术 9

2.1工业物联网关键技术分析 9

2.2工业无线网络的精确时间同步方法 11

2.3工业无线网络的确定性调度机制 17

2.4基于确定性调度的工业无线网络Mesh路由 27

2.5基于时隙通信的自适应跳信道方法 33

2.6工业无线网络的冗余路径建立方法 40

2.7基于轻量级加密算法的安全通信方法 47

第3章 IEEE 802.15.4系列标准 58

3.1引言 58

3.2 IEEE 802.15.4—2006标准 59

3.2.1 IEEE 802.15.4网络拓扑结构 59

3.2.2 IEEE 802.15.4报文格式 61

3.2.3 IEEE 802.15.4网络形成与维护 62

3.2.4 IEEE 802.15.4标准的介质访问控制 65

3.3 IEEE 802.15.4MAC协议 69

3.3.1 MAC层管理服务 69

3.3.2 MAC层数据服务 79

3.4 IEEE 802.15.4物理层协议 79

3.4.1物理层管理服务 80

3.4.2物理层数据服务 81

3.5 IEEE 802.15.4协议簇 82

3.5.1 IEEE 802.15.4a标准 82

3.5.2 IEEE 802.15.4b标准 84

3.5.3 IEEE 802.15.4c标准 85

3.5.4 IEEE 802.15.4d标准 87

3.5.5 IEEE 802.15.4e标准 88

3.5.6 IEEE 802.15.4f标准 105

3.5.7 IEEE 802.15.4g标准 106

3.5.8 IEEE 802.15.4k标准 115

第4章 WIA-PA技术 117

4.1 WIA-PA标准的发展 117

4.1.1 WIA-PA标准概述 117

4.1.2 WIA-PA的技术特征 118

4.2 WIA-PA网络构成 119

4.2.1 WIA-PA网络的拓扑结构 119

4.2.2 WIA-PA的设备分类与功能 120

4.3 WIA-PA协议体系 120

4.4 WIA-PA协议栈的设计 123

4.4.1 WIA-PA协议栈总体设计 123

4.4.2 WIA-PA数据结构设计与实现 125

4.4.3 WIA-PA主要流程及接口设计与实现 126

4.4.4 WIA-PA协议栈的实现 130

4.5 WIA-PA开发实例 157

4.5.1 WIA-PA开发平台 157

4.5.2 WIA-PA通信模块开发 165

4.5.3 WIA-PA路由设备 172

4.5.4 WIA-PA网关设备 179

4.5.5 WIA-PA手持设备 192

4.5.6 WIA-PA现场设备 200

4.6 WIA-PA测控系统开发 206

4.6.1 WIA-PA测控系统设计 206

4.6.2 WIA-PA测控系统实例 208

第5章 ISA100技术 214

5.1 ISA100的发展 214

5.1.1 ISA简介 214

5.1.2 ISA100简介 214

5.1.3 ISA100.11a工作组 217

5.2 ISA100.11a网络结构 218

5.2.1 ISA100.11a网络拓扑 218

5.2.2 ISA100.11a的设备类型与逻辑角色 220

5.2.3 ISA100.11a的设备状态 221

5.3 ISA100.11a协议栈开发 223

5.3.1 ISA100.11a协议体系 223

5.3.2 ISA100.11a协议栈状态机 225

5.3.3数据服务流程 227

5.4 ISA100.11a各层详细设计与实现 229

5.4.1数据链路层的设计与实现 229

5.4.2网络层的设计与实现 251

5.4.3传输层的设计与实现 264

5.4.4应用层的设计与实现 266

5.5 ISA100.11a协议栈系统管理 275

5.5.1设备管理应用进程定义的对象 275

5.5.2系统管理应用进程定义的对象 275

5.5.3安全管理信息库 279

5.6 协议栈预配置 280

5.6.1预配置网络 280

5.6.2状态转移图 282

5.6.3预配置时设备管理应用协议对象 283

5.7 ISA100.11a产品开发实例 285

5.7.1 ISA100.11a设备开发平台 285

5.7.2 ISA100.11a通信模块的开发 293

5.7.3 ISA100.11a路由设备 296

5.7.4 ISA100.11a网关设备 298

5.7.5 ISA100.11a无线烟雾浓度传感器节点 301

5.7.6 ISA100.11a无线压力变送器 306

5.8 ISA100.11a系统开发案例 307

5.8.1 ISA100.11a系统验证平台 307

5.8.2 ISA100.11a测控系统实例 309

第6章 无线HART技术 317

6.1无线HART标准 317

6.2无线HART协议栈体系结构 320

6.3物理层 325

6.4数据链路层 328

6.4.1数据链路层的层次模型 328

6.4.2逻辑链路控制子层 331

6.4.3错误检测和安全 338

6.5介质访问控制子层 338

6.5.1时隙通信 339

6.5.2通信表和缓冲区 341

6.5.3链路调度 346

6.5.4 MAC层操作 349

6.6网络层 357

6.6.1路由功能 357

6.6.2 NPDU结构 360

6.6.3安全功能 362

6.6.4网络层列表 366

6.6.5 NLE状态机 369

6.6.6网络层管理信息 371

6.7传输层 372

6.7.1传输层数据单元结构 372

6.7.2传输通道表 373

6.7.3 TLE状态机 374

6.8应用层 378

6.8.1应用层接口 378

6.8.2动态和设备变量 382

6.8.3主机一致性分类 382

6.9无线HART系统应用案例 383

6.9.1基于无线HART的控制应用 383

6.9.2基于无线HART网络的流程工业控制 388

第7章 工业无线通信核心芯片 393

7.1工业物联网核心芯片设计 393

7.1.1工业物联网核心芯片总体方案设计 393

7.1.2基于时隙方式的DLL处理单元设计 394

7.1.3芯片主要单元设计 397

7.1.4芯片硬件时间同步设计 400

7.1.5芯片硬件超帧调度设计 403

7.1.6芯片硬件安全引擎设计 407

7.2工业物联网核心芯片UZ/CY2420 408

7.2.1芯片特性 408

7.2.2芯片引脚配置 409

7.2.3芯片封装规格 412

7.3基于UZ/CY2420的工业物联网产品开发平台 413

7.3.1开发平台硬件组成 413

7.3.2开发平台软件组件 415

7.4基于UZ/CY2420的工业物联网产品开发案例 417

7.4.1基于UZ/CY2420的通信模块开发 417

7.4.2基于UZ/CY2420的温湿度传感器的开发 418

7.4.3基于UZ/CY2420的压力变送器的开发 420

7.4.4基于UZ/CY2420的测控系统开发 423