嵌入式系統中網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議的選擇

一、 引言

　　一個(gè)現代化工業(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)現企業(yè)之間的信息交流；
?Intranet：實(shí)現企業(yè)內部管理、財務(wù)、辦公及人事等的信息化；
?Infranet：實(shí)現工業(yè)企業(yè)現場(chǎng)生產(chǎn)設備級的綜合管理、調度與監控等；
?Embedded Network ：嵌入式網(wǎng)絡(luò )。實(shí)現生產(chǎn)設備內部多個(gè)分布式子系統之間的實(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)內部局域網(wǎng)上的延伸。 Infranet的建設目前主要采用各種現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議，如ProfiBus、Lonwork、CAN等。

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

二、對嵌入式網(wǎng)絡(luò )的特殊要求

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

　　1. 實(shí)時(shí)性：生產(chǎn)設備內部多個(gè)分布式子系統信息耦合通常比較緊密，對實(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時(shí)間是可確定的；另外在網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)數比較多，或者有些節點(diǎn)對實(shí)時(shí)響應要求特別高時(shí)，網(wǎng)絡(luò )協(xié)議還應支持優(yōu)先級調度，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/刪除節點(diǎn)；生產(chǎn)現場(chǎng)比較惡劣的電磁環(huán)境要求嵌入式網(wǎng)絡(luò )本身具有很強的抗干擾能力、檢錯和糾錯能力以及快速恢復能力；

　　3. 通信效率：嵌入式網(wǎng)絡(luò )通信的特點(diǎn)之一是子系統之間通信非常頻繁，但每次通信的信息長(cháng)度很短，因此要求嵌入式網(wǎng)絡(luò )協(xié)議盡量采用短幀結構，且幀頭和幀尾盡可能短，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 )應具有靈活的介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議，不但支持多種介質(zhì)（雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光纜），而且支持混合拓撲結構（星型、環(huán)型、總線(xiàn)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 )拓撲。如在噪聲環(huán)境中，系統中一部分連接需要使用光纜，其它部分則使用雙絞線(xiàn)或同軸電纜。同軸電纜適于采用總線(xiàn)拓撲，而光纖則更適于環(huán)型或星型拓撲，這就要求網(wǎng)絡(luò )協(xié)議具有雙重混合支持。