【導讀】IO-Link數(shù)據(jù)鏈路層是連接物理層與應用層的核心樞紐，負責主從站間的可靠數(shù)據(jù)傳遞。它通過消息處理、模式轉換、過程數(shù)據(jù)與按需數(shù)據(jù)四大模塊，實現(xiàn)設備狀態(tài)管理、過程數(shù)據(jù)交換和按需參數(shù)讀寫。該層具備自動波特率檢測機制，支持三種標準速率自適應與自定義速率擴展，并通過錯誤檢測與重傳機制確保傳輸可靠性。數(shù)據(jù)鏈路層作為協(xié)議棧的功能主體，承載著約90%的通信協(xié)議實現(xiàn)，是構建穩(wěn)定IO-Link通信系統(tǒng)的關鍵技術基礎。
01 鏈路層總覽
數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer，DL）在IO-Link協(xié)議棧中承擔承上啟下的作用，負責在主站與從站之間通過物理鏈路傳遞消息。該層包括消息處理模塊、模式轉換模塊、過程數(shù)據(jù)處理模塊（PD）及按需數(shù)據(jù)處理模塊（OD）。
—— DL層的主要功能與職責 ——
DL層定義了一組供應用層（AL）使用的DL服務，用于交換過程數(shù)據(jù)（PD）和按需數(shù)據(jù)（OD）。
同時，DL層還定義了另一組供系統(tǒng)管理（SM）使用的DL服務，用于獲取設備識別參數(shù)以及配置數(shù)據(jù)鏈路內(nèi)部的狀態(tài)機。
DL層利用物理層服務（PL-Services）控制物理層（PL），并完成UART幀的交換。
DL層還負責消息的錯誤檢測（包括內(nèi)部協(xié)議錯誤及物理層上報的錯誤），并采取相應糾錯措施（例如重傳）。
整個協(xié)議棧的開發(fā)中，約90%的代碼集中在數(shù)據(jù)鏈路層。該層包含四大模塊：On-RequestData、ProcessData、DL-Mode和Message。其中，OD模塊進一步劃分為三個子模塊：ISDU、CMD和Event。
Message模塊：與物理層交互，負責處理物理層傳遞的消息，包括解碼、解析與緩存，并將數(shù)據(jù)分發(fā)給其他模塊（如PD和OD）；同時也接收其他模塊的數(shù)據(jù)，進行打包和校驗后交由物理層發(fā)送。
On-request模塊：根據(jù)Message模塊傳遞的數(shù)據(jù)進行分類，分別交由ISDU、CMD和Event三個子模塊處理。
DL-mode模塊：與SystemManagement模塊交互，確定當前主站或從站的狀態(tài)，例如Pre-Operate或Operate等。
Process Data模塊：負責處理輸入和輸出的過程數(shù)據(jù)。
02 DL-Mode
DL-Mode的首要任務是檢測喚醒信號，并按照規(guī)定的速率依次探測從站的通信速率。
當主站嘗試與從站建立IO-Link通信時，首先發(fā)送一個喚醒信號，隨后立即發(fā)送第一條消息（0xA2 0x00），該消息用于讀取從站的CycleTime。
在喚醒請求（WURQ）之后，DL模塊在TREN時間和TDMT時間之后，按照COM3、COM2、COM1的指定傳輸速率依次發(fā)送測試消息，直至收到從站的響應報文。具體步驟如下：
主站以COM3速率（230400 bit/s）發(fā)送消息；
主站以COM2速率（38400 bit/s）發(fā)送消息；
主站以COM1速率（4800 bit/s）發(fā)送消息；
從站以COM1速率響應。
根據(jù)圖示，主站每間隔500ms重復執(zhí)行上述探測流程，直到收到從站響應為止。每次500ms周期內(nèi)的探測過程具體如下：
在一個發(fā)送周期內(nèi)包含三個重試子周期，即規(guī)范中所稱的“三次重試”。若三次重試均未成功，主站將重新進入SIO狀態(tài)，并再次發(fā)起喚醒和探測流程。
進一步觀察每個重試子周期的具體序列，其順序為：先發(fā)送喚醒信號，再依次以三種不同速率進行探測。
基于上述機制，理論上可調整探測報文的通信速率。若同時修改主站和從站的速率，即可實現(xiàn)自定義IO-Link通信速率。目前我們已在400Kbps速率下成功實現(xiàn)IO-Link通信。
在數(shù)據(jù)鏈路層的時間檢測方面，需嚴格遵循以下規(guī)則：
（此處原有圖表或規(guī)則未展開，建議補充具體時間參數(shù)或規(guī)范條目）
03 Fallback
根據(jù)規(guī)范，IO-Link主站具備發(fā)送Fallback指令的能力，該指令可強制設備切換至SIO模式。盡管該指令在實際應用中較少使用，但對主站而言具有實際意義：發(fā)送Fallback后，主站將終止IO-Link通信，切換至DI/DO模式。從站也需同步切換至DI/DO模式，即將Pin4由串口模式切換為DI/DO模式。
規(guī)范要求，設備在接收到Fallback指令后，必須在500ms內(nèi)完成向SIO模式的切換。
