嵌入式系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的選擇

　　5. 實現(xiàn)難度和造價：嵌入式系統(tǒng)通常需要針對實際需求進行專門設(shè)計與制造，這就要求其中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟硬件容易實現(xiàn)，并與子系統(tǒng)控制部分集成，有關(guān)元器件商品化程度高，造價較低。

　　6. 開放性：嵌入式網(wǎng)絡(luò)必需具有良好的開放性，一方面能通過企業(yè)Infranet連接到Intranet中，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)管理的管控一體化；另一方面應(yīng)具有公開透明的開發(fā)界面，資料完備，實現(xiàn)系統(tǒng)硬件、軟件的自主開發(fā)和集成。

此外，嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須配置靈活、維護簡便。

　　通常，嵌入式網(wǎng)絡(luò)就覆蓋范圍而言屬于局域網(wǎng)。按照ISO/OSI的觀點，TCP/IP協(xié)議簇位于網(wǎng)絡(luò)層以上。顯然，TCP/IP協(xié)議簇已經(jīng)超出了嵌入式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的范疇。嵌入式網(wǎng)絡(luò)包括ISO/OSI七層模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層在具體實現(xiàn)上可劃分成兩個子層：介質(zhì)訪問控制子層（MAC子層）和邏輯鏈路控制子層（LLC子層）。MAC子層包括物理層接口硬件和實現(xiàn)介質(zhì)訪問協(xié)議的通信控制器；通常LLC子層由軟件實現(xiàn)（用戶自主開發(fā)）。因此，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議選擇的核心是介質(zhì)訪問協(xié)議的選擇。

三、 常見介質(zhì)訪問協(xié)議的比較

　　1、面向鏈接的協(xié)議

　　面向鏈接的協(xié)議主要用在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期的主機C終端式網(wǎng)絡(luò)中，如X.25和IBM的SNA網(wǎng)絡(luò)。其主要缺點是：1）節(jié)點之間采用串行連接方式，每個物理連接只支持兩個節(jié)點，速度較低；2）物理上沒有連接的節(jié)點之間的通信需要經(jīng)過多個中間節(jié)點的多次傳輸；3）直接相連的節(jié)點間的通信是可確定的，而間接相連的節(jié)點間的通信則無法確定延時。因此，在局域網(wǎng)技術(shù)已非常成熟的今天，這類協(xié)議已很少應(yīng)用。

　　2、輪詢法

　　輪詢法因其簡單和實時性能可確定等特點而成為嵌入式網(wǎng)絡(luò)常用協(xié)議之一。采用輪詢法的協(xié)議，需指定一個主節(jié)點作為中央主機來定期輪詢各個從節(jié)點，以便顯式分配從節(jié)點訪問共享介質(zhì)的權(quán)力。這類協(xié)議的缺點是；1）輪詢過程占用了寶貴的網(wǎng)絡(luò)帶寬，增加了網(wǎng)絡(luò)負擔；2）風險完全集中在主節(jié)點上，為避免因主節(jié)點失效而導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓，有時需設(shè)置多個主節(jié)點來提高系統(tǒng)的健壯性(如Profibus)。

　　3、CSMA/CD（帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問）

　　CSMA/CD有許多不同的實現(xiàn)版本，其核心思想是：一個節(jié)點只有確認網(wǎng)絡(luò)空閑之后才能發(fā)送信息。如果多個節(jié)點幾乎同時檢測到網(wǎng)絡(luò)空閑并發(fā)送信息，則產(chǎn)生沖突。檢測到?jīng)_突的發(fā)送信息的節(jié)點必須采用某種算法（如回溯算法）來確定延時長短，延時結(jié)束后重復(fù)上述過程再試圖發(fā)送。

　　CSMA/CD的優(yōu)點是理論上能支持任意多的節(jié)點，且不需要預(yù)先分配節(jié)點位置，因此在辦公環(huán)境中幾乎占有絕對優(yōu)勢。但在CSMA/CD中沖突產(chǎn)生具有很大的隨機性，在最壞情況下的響應(yīng)延時不可確定，無法滿足嵌入式網(wǎng)絡(luò)最基本的實時性要求。

　　4、TDMA（時分多路訪問）

　　TDMA已大量應(yīng)用于移動通信領(lǐng)域（如GSM、DAMPS），但也可用于局域網(wǎng)。TDMA的特點是：每輪信息傳輸前，網(wǎng)絡(luò)中的主節(jié)點先廣播一個幀同步信號以同步各從節(jié)點的時鐘，在幀同步信號之后，每個從節(jié)點在各自所分配的時間片內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。TDMA的缺點是：1）每個從節(jié)點必須有一個穩(wěn)定的基準時間以確定時間片，因此從節(jié)點比較復(fù)雜，造價較高；2）TDMA的主流應(yīng)用領(lǐng)域依然是無線移動通信領(lǐng)域，用于嵌入式網(wǎng)絡(luò)的TDMA無論在相關(guān)軟硬件技術(shù)支持和市場認同方面都非常欠缺。

　　5、令牌環(huán)

　　在令牌環(huán)網(wǎng)中，節(jié)點之間使用端到端的連接，所有節(jié)點在物理上組成一個環(huán)型結(jié)構(gòu)。
一組特殊的脈沖編碼序列，即令牌，沿著環(huán)從一個節(jié)點向其物理鄰居節(jié)點傳遞。一個節(jié)點獲得令牌后，如無信息要發(fā)送，則將令牌繼續(xù)傳遞給下一個鄰居，否則首先停止令牌循環(huán)，然后沿著環(huán)發(fā)送它的信息，最后繼續(xù)令牌傳遞。令牌環(huán)網(wǎng)的優(yōu)點是：1）在實時性方面是可確定的。因為容易計算出最壞情況下節(jié)點等待令牌的時間；2）令牌傳遞占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬極小，帶寬利用率很高，具有強大的吞吐能力。但這種協(xié)議在具體實現(xiàn)時為確?？煽啃员仨毟冻鲚^大的代價：1）為了避免因電纜斷裂和節(jié)點失效導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓，常采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)（如FDDI）和失效節(jié)點自動旁路措施，導(dǎo)致實施成本增加；2）為了能立即檢測到令牌是否意外丟失，不得不增加該協(xié)議實施的復(fù)雜性。