参考文献
[1] 陈国强, Putra A S. 工业自动化中的驱动与控制[M]. 第1版. 北京:机械工业出版社.
[2] 陈海红. CAN总线技术与嵌入式应用研究[M]. 第一版. 赤峰:内蒙古科学技术出版社, 2015.
1 MAC子层简介
现场总线的体系结构仍按OSI参考模型的原则进行架构，在一些情况下，数据链路层被进一步细分为逻辑链路控制子层LLC和介质访问控制子层MAC。
介质访问控制(MAC，Media Access Control)子层，主要负责控制与连接物理层的物理介质，即“话语权”的原则（流量控制），链路是否是半双工或全双工，其主要工作是数据帧的封装/卸装、帧的寻址和识别、帧的接收与发送、链路的管理、帧的差错控制等。
由于现场总线的各个节点都共享一个公共信道，所以需要一种方法能有效地分配传输介质的使用权，这种功能就叫介质访问控制。对于不同类型的现场总线，其LLC层相同，而MAC层和物理层不同。
2介质访问控制流行方案
介质访问控制的流行方案有主从、令牌总线和CSMA/CD机制。
2.1主从
以modbus总线为例。
MODBUS的主从 ( Master-Slave) 通信机理支持同时连接一个主设备和247个以内任意数量的从设备。只有主机能启动数据传输周期，一次只发送一个请求报文到指定的从站，称为查询，然后等待从站响应；其它从设备得到请求报文后检查并分析数据包， 然后处理查询所要求的动作，并返送对查询做出的回应，没有主站的请求从站不会发送任何数据；主站接收到响应报文检查数据包， 无误之后再对接收的数据做相应处理，如果检查有误则重发请求报文。
主设备可以与从设备单独通信或通过广播方式同时与所有从设备进行通信，后者所有从设备不用作任何回应；此外如果接收到的消息帧含有未知指令，则主站或从站都不会进行回应。
理论上只要各个节点不发数据， 则网络中任意节点都可以用来作为主站， 由其它节点作为从站； 但是由于多个节点之间没有一个统一的时钟基准， 容易出现在同一时刻有多个节点发送数据， 会导致通讯冲突失败。
主从结构非常简单，但在控制上存在响应速度慢、只有一台主机、难以提供优先响应的问题。对信息流量更有效的控制，可通过令牌总线或CSMA/CD方法实现。
2.2令牌
以西门子的PPI协议为例。实际上以PROFIBUS举例更为合适，遗憾的是我把这部分知识都还给老师了。
PPI（点到点接口，Point to Point Interface）通信协议是西门子专为S7-200系列PLC开发的一种通信协议。
PPI也属于主从协议，但与modbus不同的是，节点作为主站的同时也可作为从站响应来自其他主站的申请。PPI通信协议不限制能够与任何一台从站设备通信的主站设备数量，但在硬件上要求整个网络中安装的主站设备必须少于32台。网络中的多个主站之间不能相互通信。
PPI是一个令牌（Token）传递协议，令牌是沿着环发送的专门的消息，令牌在网络中沿各站依次传递：当网络所有节点都空闲时，令牌就从一个节点传送到下一个节点。当某一节点要求发送信息时，它必须获得令牌（只有令牌的站才有传输权）。一旦传送完数据，就把令牌转送给下一个节点。
采用令牌结构，则传输之前的时间上界是已知的，使整个系统具有确定性。其缺陷在于一旦令牌丢失，则通信将瘫痪。
2.3 CSMA/CD机制
以CAN总线为例。
CAN总线上的节点级别相同，无主从之分，都可以是发送节点或接收节点。只要总线空闲，节点即可发送数据；发送节点不会指定接受节点，而由接收节点决定是否接收该数据。
由于所有节点都可以同时发送数据，因而会出现总线竞争问题，可采用CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，载波侦听多路访问/冲突检测）机制解决。
- 载波侦听（Carrier Sense）：指网络上各个节点在发送数据前，都要确认总线是否空闲（有无数据传输），若总线忙，则不发送数据；若总线空闲，立即发送准备好的数据。
- 多路访问（Multiple Access）：指网络上所有节点使用同一条总线收发数据，且发送数据形式为广播式。
- 冲突检测（Collision Detection）：是指发送节点在发出信息帧的同时，还必须监听媒体，判断是否发生冲突（同一时刻，有无其他节点也在发送信息帧）。
采用CSMA/CD机制访问总线，可以允许多个节点挂接在同一个网络上。节点在发送信号之前，先对总线上的信号进行检测，只有总线处于空闲状态时才运行发送。当CAN总线上有多个节点同时发送数据时，通过逐位仲裁机制解决；如果不使用这种机制，在冲突之后，两个节点将等待一个渐增的随机时间量。因此CSMA/CD机制的应用是受限的，因其无法保证在成功前要尝试多少时间。