嵌入式系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇

一、 引言

　　一個(gè)現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境一般可分為四個(gè)層次：

?Internet：實(shí)現(xiàn)企業(yè)之間的信息交流；
?Intranet：實(shí)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部管理、財(cái)務(wù)、辦公及人事等的信息化；
?Infranet：實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備級(jí)的綜合管理、調(diào)度與監(jiān)控等；
?Embedded Network ：嵌入式網(wǎng)絡(luò)。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部多個(gè)分布式子系統(tǒng)之間的實(shí)時(shí)通信。

　　Internet、Intranet都基于TCP/IP協(xié)議簇，Intranet是面向廣域網(wǎng)的Internet在企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)上的延伸。 Infranet的建設(shè)目前主要采用各種現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，如ProfiBus、Lonwork、CAN等。

　　隨著社會(huì)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)電控制系統(tǒng)往往包括若干個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)既自成一體，擁有自己獨(dú)立的CPU，又與其它子系統(tǒng)緊密協(xié)調(diào)。嵌入式網(wǎng)絡(luò)就是實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)間相互通信的手段。

二、對(duì)嵌入式網(wǎng)絡(luò)的特殊要求

　　嵌入式網(wǎng)絡(luò)通常應(yīng)用在環(huán)境比較惡劣的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，因此在以下幾個(gè)方面有其自身獨(dú)特的要求：

　　1. 實(shí)時(shí)性：生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)部多個(gè)分布式子系統(tǒng)信息耦合通常比較緊密，對(duì)實(shí)時(shí)性要求很高，這就要求所用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具有可確定的實(shí)時(shí)性能，即極壞情況下的響應(yīng)時(shí)間是可確定的；另外在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)比較多，或者有些節(jié)點(diǎn)對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)要求特別高時(shí)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議還應(yīng)支持優(yōu)先級(jí)調(diào)度，以提高時(shí)間緊迫型任務(wù)的信息傳輸可確定性。

　　2. 可靠性：嵌入式網(wǎng)絡(luò)本身的可靠性直接影響設(shè)備的有效作業(yè)率、成品率和生產(chǎn)效率，要求網(wǎng)絡(luò)能動(dòng)態(tài)增加/刪除節(jié)點(diǎn)；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)比較惡劣的電磁環(huán)境要求嵌入式網(wǎng)絡(luò)本身具有很強(qiáng)的抗干擾能力、檢錯(cuò)和糾錯(cuò)能力以及快速恢復(fù)能力；

　　3. 通信效率：嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信的特點(diǎn)之一是子系統(tǒng)之間通信非常頻繁，但每次通信的信息長(zhǎng)度很短，因此要求嵌入式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議盡量采用短幀結(jié)構(gòu)，且?guī)^和幀尾盡可能短，從而提高通信效率和帶寬的利用率；

　　4. 雙重混合支持：不同工作環(huán)境的巨大差異決定了嵌入式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有靈活的介質(zhì)訪問(wèn)協(xié)議，不但支持多種介質(zhì)（雙絞線、同軸電纜、光纜），而且支持混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（星型、環(huán)型、總線型），有時(shí)甚至要求同一個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)能同時(shí)使用多種介質(zhì)和多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。如在噪聲環(huán)境中，系統(tǒng)中一部分連接需要使用光纜，其它部分則使用雙絞線或同軸電纜。同軸電纜適于采用總線拓?fù)?，而光纖則更適于環(huán)型或星型拓?fù)?，這就要求網(wǎng)絡(luò)協(xié)議具有雙重混合支持。