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网卡,即网络接口卡,是专门设计用于实现工控机在工业控制网络中进行通信的硬件设备。该硬件位于OSI模型的第二层,拥有唯一的MAC地址,可通过有线或无线方式连接不同工控机。每块网卡都携带一个48位的独一无二的MAC地址,存储于卡上的ROM中。此外,工控机在网络中要保持MAC地址的独特性。
在网络中的通信中,工控机通过电缆或双绞线进行串行传输,而与计算机的通信则通过计算机主板上的I/O总线以并行传输方式进行。这就要求网卡具备串行/并行转换的功能,因为网络数据率和计算机总线上的数据率并不相同。为了解决这一问题,网卡内部搭载了处理器、RAM和ROM等存储器,并采用存储芯片缓存数据,实现对数据的高效处理。
在网卡安装过程中,必须在工控机操作系统中安装管理网卡的设备驱动程序。该驱动程序告知网卡从何处存储局域网传输过来的数据块,并负责实现以太网协议。
网卡的扩展通常通过PCI槽或PCI-E槽完成,而工控机上的网口卡根据端口数量可分为单网口卡、双网口卡和四网口卡。
网卡的主要功能包括数据的封装与解封、链路管理以及数据编码与译码。在数据发送时,网卡会为上一层传递的数据添加首部和尾部,形成以太网帧。接收时,网卡则剥离帧的首部和尾部,并将数据传递给上一层。链路管理采用CSMA/CD协议,即带冲突检测的载波监听多路访问协议。此外,数据编码与译码采用曼彻斯特编码,是一种常用的二元码线路编码方式,广泛应用于以太网通信、列车总线控制和工业总线等领域。
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