前言

上回說到PM模塊，那么緊跟著的一定就是DS模塊了。DS的全稱是Data Storage。雖然DS是很多單詞的縮寫，在IO-Link領(lǐng)域可是比較神圣的一個模塊，還有一個汽車品牌也是DS的縮寫，可是“女神”的含義。

好了，我們今天就來好好揭開，這個DS模塊的“神秘面紗”。

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DS的定義

數(shù)據(jù)存儲（DS）機(jī)制使得從站設(shè)備參數(shù)在上層系統(tǒng)（如PLC程序或現(xiàn)場總線參數(shù)服務(wù)器）上能夠一致且及時地進(jìn)行緩存。

主站和從站之間的數(shù)據(jù)存儲在IO-Link標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了規(guī)定，而相鄰的上層數(shù)據(jù)存儲機(jī)制取決于各自的現(xiàn)場總線或系統(tǒng)。設(shè)備持有一組標(biāo)準(zhǔn)化的對象，提供有關(guān)數(shù)據(jù)存儲的參數(shù)信息，例如內(nèi)存大小要求以及數(shù)據(jù)存儲機(jī)制的控制和狀態(tài)信息。

數(shù)據(jù)存儲參數(shù)集的修訂，通過參數(shù)校驗和來標(biāo)識。

Data Storage機(jī)制和Block Parameter機(jī)制差不多，他們的檢查機(jī)制相同。DS采用如上圖的ISDU，包括DS的Command、狀態(tài)、大小、checksum以及Index 列表。

說白了，DS就是參數(shù)持久化的一種方式，其實最簡單的本地DS，就是設(shè)備把參數(shù)存儲在自己的flash或者eeprom里，下次上電再恢復(fù)即可。

而IO-Link里講的DS，則是把參數(shù)保存在從站的上層，也就是主站的FLASH或者再上面的PLC的存儲里，就是希望在主站的該端口，無論插入什么樣的設(shè)備，都能統(tǒng)一下發(fā)一致的數(shù)據(jù)，避免參數(shù)不一致的情況。

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DS的設(shè)備調(diào)試功能

IO-Link規(guī)范對“設(shè)備調(diào)試（Commissioning）”，分了2種：在線調(diào)試和離線調(diào)試。

系統(tǒng)參數(shù)（On-line commissioning）

過程：設(shè)備和 PLC 系統(tǒng)一起，在現(xiàn)場使用工程工具（如 TIA Portal、PACTware 等）進(jìn)行配置和參數(shù)設(shè)置。

參數(shù)下載：用戶通過工具給設(shè)備分配參數(shù)值，這些值被下載到設(shè)備中，成為激活參數(shù)（active parameters）。

數(shù)據(jù)存儲：

·當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出 ParamDownloadStore 命令時，主站（Master）會將這些參數(shù)上傳（復(fù)制）到其數(shù)據(jù)存儲區(qū)（Data Storage）中。

·然后主站可以根據(jù)上層系統(tǒng)的特性進(jìn)行備份操作。

適用于設(shè)備已經(jīng)在現(xiàn)場安裝好的場景。

離線調(diào)試（Off-site commissioning）

過程：使用如“USB-Master”等外部工具，以及設(shè)備的 IODD 文件，在非現(xiàn)場的地方（例如辦公室），對設(shè)備進(jìn)行配置和參數(shù)設(shè)置。

參數(shù)激活：通過工具完成配置和驗證后，工具會設(shè)置 DS_UPLOAD_FLAG，標(biāo)志該參數(shù)集為“已激活”。

安裝后自動上傳：

·當(dāng)設(shè)備安裝到現(xiàn)場并連接到主站后，主站會自動將這些參數(shù)上傳到其數(shù)據(jù)存儲中，完成備份。

說到USB-Master，強(qiáng)烈安利我們的USB-Master設(shè)備，這可是做傳感器廠家的必備，童叟無欺，人見人愛，一設(shè)備在手，調(diào)試IO-Link不用愁。

再配合上位機(jī)軟件，可以快速掌握IO- Link知識，調(diào)試IO-Link設(shè)備。

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DS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

我們在深究DS前，先看一下他的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其就是把ISDU的index、subindex、length和data挨個存儲起來，另外還要加個頭部，包括校驗碼，設(shè)備的ID等。

DS的頭部：

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DS的狀態(tài)機(jī)

DS是主站和從站配合完成的，從站狀態(tài)機(jī)如下圖所示，在啟動后，基本就是在idle和dsactivity之間切換，說白了，就是負(fù)責(zé)ISDU的讀取和寫入。

下圖是主站的DS狀態(tài)機(jī)。

主站的DS狀態(tài)機(jī)略微復(fù)雜，它的核心在Updown里；如果主站關(guān)閉了DS功能，則其就在off階段，如果打開了ds，則會進(jìn)入waitingonDSActivity等待DS的upload或者startup流程。

在整體的UpDownload階段，分為檢查，判斷合法性，上傳/下載，Ready幾個階段，任何一個階段的錯誤都會直接進(jìn)入DS Fault，并告知具體的錯誤原因。

看這幾個階段的具體功能：

在Upload和Download子過程中，就是不停的和從站進(jìn)行交互，讀取和寫入ISDU。

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DS標(biāo)識檢查

我們知道，如果主站打開了DS模塊，也就是端口模式配置了Manual模式，且指定了Backup & restore或者Restore模式之后就開始了DS流程。

在UpDownload2中，首先主站會檢查自己存儲的DS標(biāo)識是否匹配從站的Vendor ID, Device ID;如果不匹配，就不會進(jìn)入如下的流程。

那么這里的檢查是怎么匹配的，這里就要回顧到SM模塊的流程中，從下圖看，有三種匹配方式：

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NO_CHECK

顧名思義，不會檢查任何ID，直接走后續(xù)流程

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TYPE_COMP

只檢查Vendor ID和Device ID，不檢查SerialNumber，也就是只要是這一類的產(chǎn)品，都可以進(jìn)行DS

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IDENTICAL

最嚴(yán)格的，要檢查SerialNumber，SerialNumber不對，也就走不到后續(xù)流程，但該選項在規(guī)范中已經(jīng)明確不再要求實現(xiàn)了

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CheckMemSize

上述檢查完成后，第二步就是CheckMemSize。

首先，主站發(fā)送 03 03 即查詢DataStorageIndex的subindex 03，查詢從站的DS大小，判斷是否合適，規(guī)范規(guī)定不能超過2048字節(jié)，如果從站不支持DS模塊，一定會回復(fù)一個0x8012，表示該subindex不存在。

主站收到0x8012，則會認(rèn)為它的大小超過2048字節(jié)，就進(jìn)入了DS fault流程，雖然結(jié)果是一致的，但總覺得這是規(guī)范是欠缺考慮的。如果從站不支持DS，是否應(yīng)該直接通過某個標(biāo)志告知主站，主站無需再進(jìn)入DS流程即可。

查詢Size之后，就開始檢查是否要upload；首先發(fā)送03 02 ，查看State Property，如果bit7位為1，標(biāo)識DS_UPLOAD_Flag 為true，同時模式為Upload & restore，就直接進(jìn)入Upload流程。

如果模式不是Upload &resotre，是Restore模式，表示Upload被Disable了；又或者Upload的標(biāo)志位沒有被置位，則還需要進(jìn)行DS Validity的驗證。也就是看看主站本地的DS是否有效，前面所講的，只有Upload標(biāo)志位有效，同時Upload Enable，就強(qiáng)制直接進(jìn)入Upload，其他的情況得等候DS Validity。

在DS Validity這個階段，主站檢查自己的DS數(shù)據(jù)是否有效，如果無效則也進(jìn)入Upload流程；如果有效，則跳過Upload。

那么DS什么時候無效呢？比如DS里數(shù)據(jù)為空，就是無效；比如在Upload過程中，傳輸失敗，那么DS也是無效。只要DS是無效的，就會走Upload流程。而DS有效，則主站認(rèn)為不應(yīng)該再上傳從站的數(shù)據(jù)，這時候就要檢查Checksum了。

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Checksum

在檢查Checksum流程，主站發(fā)送03 04查詢Checksum，如果Checksum一致，表示主從的數(shù)據(jù)是一致的；如果Checksum不一致，則主站強(qiáng)行下載數(shù)據(jù)給從站，覆蓋從站的ISDU。下載成功則進(jìn)入DS ready，下載失敗，則進(jìn)入DS fault。

最后附上Upload和Download的流程。

結(jié)語

好了，以上就是本期DS模塊處理與檢查流程的解析，DS作為IO-Link的關(guān)鍵功能，能夠大幅度降低現(xiàn)場設(shè)備更換的難度，也是IO-Link作為“工業(yè)4.0最后一米技術(shù)”的獨特優(yōu)勢。