GB/T 33266-2016 模块化机器人高速通用通信总线性能

　　ICS 25. 040.30 J 28

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33266—2016

　　模块化机器人高速通用通信总线性能

　　Generalhigh-speed communication busperformance formodularrobot

　　2016-12-13发布 2017-07-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33266—2016

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—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 、中国科学院自动化研究所(洛阳)机器人与智能装备创新研究院 、北京机械工业自动化研究所 。

　　本标准主要起草人 :王硕 、李恩 、周超 、杨书评 、王海丹 、刘颖 。

　　模块化机器人高速通用通信总线性能

　　1 范围

　　本标准规定了模块化机器人系统中的高速通信总线应满足的基本性能要求 。

　　本标准主要适用于模块化机器人系统中各种独立功能模块构件所使用的高速通用通信总线 。应用于非模块化机器人中的通信总线性能亦可参照使用本标准 。

　　2 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　2. 1

　　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 。

　　[GB/T 29825—2013,3. 2] 2.2

　　模块化机器人 modularrobot

　　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 。

　　[GB/T 29825—2013,3. 1] 2.3

　　帧 frame

　　包括目的地址 、源地址 、长度字段 、数据 、填充和帧检测序列 。

　　[GB/T 18759. 3—2009,3. 6] 2.4

　　站点 station

　　总线中具有唯一地址标识的通信节点 。

　　注 1: 一个装置至少包含一个站点 。

　　注 2: 修改 GB/T 18759. 3—2009,3. 16。

　　2.5

　　主站 masterstation

　　总线中控制 、管理其他站点的站点 。

　　[GB/T 18759. 3—2009,3. 17] 2.6

　　从站 slavestation

　　总线中受主站监视和控制的站点 。

　　[GB/T 18759. 3—2009,3. 18] 2.7

　　协议 protocol

　　总线中控制数据通信的一组规则 ,具有语法 、语义 、同步三要素 。

　　GB/T 33266—2016

　　[GB/T 18759. 3—2009,3. 19] 2. 8

　　物理层 physicallayer

　　接口和通信媒体的机械和电气规范 。

　　[GB/T 18759. 3—2009,3. 21] 2.9

　　数据链路层 data link layer

　　控制对通信媒体的访问 ,执行差错检测 , 由抽象数据链路子层和实数据链路子层组成 。

　　[GB/T 18759. 3—2009,3. 22]

　　2. 10

　　周期通信 periodiccommunication

　　站点间以固定时间间隔进行的数据交换 。

　　[GB/T 18759. 3—2009]

　　2. 11

　　非周期通信 aperiodiccommunication

　　站点间以非固定时间间隔进行的数据交换 。

　　[GB/T 18759. 3—2009,3. 32]

　　2. 12

　　通信周期 communication period

　　周期通信的时间间隔 。

　　[GB/T 18759. 3—2009,3. 31]

　　2. 13

　　实时通信 real-timecommunication

　　可预见的具有特定时效的通信 。

　　[GB/T 18759. 3—2009,3. 34]

　　2. 14

　　抖动 jitter

　　信号或行为的实际发生时间与理想时间的偏差 。

　　[GB/T 18759. 3—2009,3. 38]

　　2. 15

　　误码率 biterrorrate

　　衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标 。

　　注 : 误码率= 传输中的误码数/所传输的总码数 ×100% 。

　　3 缩略语

　　下列缩略语适用于本文件 。

　　bps:位每秒(bitper second)

　　Mbps:百万位每秒(Million bits per second)

　　4 机械性能

　　4. 1 传输介质

　　本标准中高速通信总线物理层采用有线连接 ,传输介质可以为光纤 、双绞线 、同轴电缆等 。传输介

　　质宜采用符合国家标准的传输介质 。参见附录 A。

　　4.2 机械接口

　　本标准中的机械接口为模块化机器人各模块的高速通信总线物理层组成部分 ,用于保证传输介质的可靠连接 ,需满足互换性 、重复性 、抗拉强度 、插拔次数等要求 。机械接口宜采用符合国家标准的接插单元 。参见附录 B。

　　5 电气性能

　　5. 1 传输距离

　　传输距离是两站点之间的信号无中继 、转发 、稳定传输的最大距离 。最大传输距离受到站点的工作环境 、通信介质 、发射器功率 、接收灵敏度等因素影响 。高速通信总线的最大传输距离要求满足具体应用的实时通信要求 。

　　5.2 站点连接数

　　站点连接数是组成高速通信总线通信网络的最大站点数量 。最大站点数量受到网络结构 、通信周期 、实时通信 、传输距离等因素影响 。 高速通信总线的最大站点连接数要求满足具体应用的实时通信要求 。

　　5.3 工作方式

　　本标准中高速通信总线的工作方式可采用全双工或半双工 。

　　5.4 传输速率

　　本标准中高速通信总线的传输速率 ,又称波特率 ,分为瞬时速率和平均速率 。 瞬时速率为通信数据包内每秒可传输的数据位数 。平均速率为长时间通信时平均每秒可传输的数据位数 。高速通信总线的瞬时速率和平均速 率 要 求 满 足 具 体 应 用 的 实 时 通 信 要 求 。 高 速 通 信 总 线 的 瞬 时 速 率 宜 在 50 Mbps以上 。

　　5.5 抖动

　　本标准中高速通信总线信号的抖动要求满足具体应用的实时通信要求 。参见附录 C。

　　5.6 通信周期

　　对于周期通信 ,高速通信总线通信周期的设定应满足具体应用的实时通信要求 。参见附录 C。

　　5.7 电磁兼容

　　本标准中的高速通信总线电气性能要求符合相关电磁兼容国家标准 。参见附录 C。

　　5. 8 误码率

　　对于周期通信 ,高速通信总线误码率要求符合相关误码率国家标准 ,参见附录 C。

　　6 网络性能

　　6. 1 概述

　　本标准中模块化机器人高速通用通信总线对高速通信总线网络的基本性能进行了规范以满足实时

　　通信要求 ,但不涉及通信总线的协议 。

　　6.2 拓扑结构

　　高速通信总线可组成的站点网络结构应符合树状 、链式 、星形或环状等网络结构中的一种或一种以上 。

　　6.3 差错检查

　　本标准中站点的高速通信总线数据链路层协议应包含对传输的数据的检错和纠错功能 。

　　6.4 最大通信延迟

　　无论周期通信或非周期通信 ,最大通信延迟是在给定条件下 、多站点组成的网络中 ,站点 A 的数据链路层从站点 A 的上层应用接收到向站点 B发送数据的请求时刻起至站点 B 的数据链路层接收到站点 A 的数据并提交到站点 B 的上层应用止所需的时间 ,其中包含站点数据链路层的数据处理时间 、进入发送队列至获得总线控制权的等待时间 、传输时间 、进入接收缓冲队列至获得站点数据链路层处理的等待时间 。

　　高速通信总线的最大通信延迟应满足具体应用的实时通信要求 。

　　6.5 时间同步精度

　　为保证网络中各站点的时间一致性 ,通信稳定性需要进行时间同步 。

　　高速通信总线的时间同步精度应满足具体应用的实时通信要求 。

　　6.6 总线仲裁

　　高速通信总线控制权的仲裁方式可以为主站管理从站 、多主站协调管理多从站 、无主站管理的多站点抢占等方式 。

　　6.7 网络容错与自愈

　　高速通信总线应具有网络容错功能 ,在偶发性外部干扰影响下 ,通信总线应能对数据传输过程中造成的数据错误进行容错处理 ,不因偶发性错误造成通信过程的中断或停止 。

　　在通信站点短时异常造成网络通信中断情况下 , 在站点恢复正常后 , 高速通信总线应具有 自愈功能 ,恢复通信总线正常通信所需的时间应满足具体应用要求 。

　　7 文档

　　为方便机器人的集成应用 ,机器人通信总线相关产品提供商应提供不同条件下机器人通信总线性能参数的文档 ,文档应格式清晰 、包含本标准中所规范的总线性能 。参见附录 D。

　　附 录 A

　　(资料性附录)

　　高速通信总线传输介质性能试验参照标准

　　模块化机器人高速通用通信总线性能测试可参照表 A. 1 中标准 ,也可由制造商按应用需求明确给出性能测试具体内容或标准 。

　　表 A. 1 通信总线传输介质性能试验参考标准

　　附 录 B

　　(资料性附录)

　　高速通信总线机械接口性能试验参照标准

　　模块化机器人高速通用通信总线机械接口性能测试可参照表 B. 1 中标准 ,也可由制造商按应用需求明确给出性能测试具体内容或标准 。

　　表 B. 1 通信总线机械接口性能试验参照标准

　　附 录 C

　　(资料性附录)

　　高速通信总线其他性能试验参照标准

　　模块化机器人高速通用通信总线抖动 、通信周期 、电磁兼容和误码率等性能测试可参照表 C. 1 中标准 ,也可由制造商按应用需求明确给出性能测试具体内容或标准 。

　　表 C. 1 其他性能试验参照标准

　　附 录 D

　　(资料性附录)

　　高速通信总线性能参数表

　　模块化机器人高速通用通信总线性能参数可参照表 D. 1格式提供 。

　　表 D. 1 机器人通信总线性能参数表

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 13926. 1—1992 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 总论

　　[2] GB/T 13926. 2—1992 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 静电放电要求

　　[3] GB/T 13926. 3—1992 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 辐射电磁场要求

　　[4] GB/T 13926. 4—1992 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性 电快速瞬变脉冲群要求

　　[5] GB/T 14760—1993 光缆通信系统传输性能测试方法

　　[6] GB/T 15972. 1—1998 光纤总规范 第 1 部分 : 总则

　　[7] GB/T 15972. 2—1998 光纤总规范 第 2 部分 :尺寸参数试验方法

　　[8] GB/T 15972. 3—1998 光纤总规范 第 3 部分 :机械性能试验方法

　　[9] GB/T 15972. 4—1998 光纤总规范 第 4部分 :传输特性和光学特性试验方法

　　[10] GB/T 15972. 5—1998 光纤总规范 第 5 部分 :环境性能试验方法

　　[11] GB/T 17738. 1—2013 射频同轴电缆组件 第 1 部分 : 总规范 一般要求和试验方法

　　[12] GB/T 17738. 2—2013 射频同轴电缆组件 第 2 部分 :柔软同轴电缆组件分规范

　　[13] GB/T 17738. 3—2013 射频同轴电缆组件 第 3 部分 :半柔同轴电缆组件分规范

　　[14] GB/T 17738. 4—2013 射频同轴电缆组件 第 4部分 :半硬同轴电缆组件分规范

　　[15] GB/T 18759. 3—2009 机械电气设备 开放式数控系统 第 3 部分 : 总线接口与通信协议

　　[16] GB/T 29825—2013 机器人通信总线协议

　　[17] YD/T 1272. 1—2003 光纤活动连接器 第 1 部分 :LC型

　　[18] YD/T 1272. 2—2005 光纤活动连接器 第 2 部分 :MT-RJ型

　　[19] YD/T 1272. 3—2005 光纤活动连接器 第 3 部分 :SC型

　　[20] YD/T 1272. 4—2007 光纤活动连接器 第 4部分 :FC型

　　[21] YD/T 1272. 5—2009 光纤活动连接器 第 5 部分 :MPO 型

　　[22] ISO/IEC 11801 Information technology—Generic cabling for customer premises

　　[23] IEC60603-7:2011 Connectorsforelectronicequipment—Part7:Detailspecification for8- way,unshielded,free and fixed connectors

　　[24] MIL-C-39012 射频同轴连接器总规范

　　[25] ANSI/TIA/EIA 568-B. 2-1 Commercialbuilding telecommunications cabling standard