工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )性能測試方法

　　由圖1可知，測試數據包的傳輸路徑為性能測試裝置(無(wú)線(xiàn)子節點(diǎn))→協(xié)議轉換裝置(無(wú)線(xiàn)主站)→主干網(wǎng)絡(luò )PLC主站→協(xié)議轉換裝置( Modbus/TCP Client)→性能測試裝置。協(xié)議轉換裝置由無(wú)線(xiàn)主站、 Modbus/TCPclient、Profibus-DP從站等組成。無(wú)線(xiàn)主站收到測試數據包后，通過(guò)協(xié)議轉換裝置變換成 Profius-DP報文并上傳至PLC控制器;PLC將報文分發(fā)至有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的數據映射區，進(jìn)行數據處理后，通過(guò)Profibus-DP報文分發(fā)至協(xié)議轉換裝置。協(xié)議轉換裝置將該Profibus-DP報文轉換為Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議報文，發(fā)送給測試節點(diǎn)。在此過(guò)程中采用時(shí)間戳的概念，記錄下每次數據包在各種協(xié)議中的接收廠(chǎng)發(fā)送時(shí)間、收發(fā)數據包的數量及其他有效信息，并最終計算出無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的各種性能參數。

　　本文選擇了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的丟包率、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )流量、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )令牌循環(huán)時(shí)間和有線(xiàn)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )的控制周期作為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )性能的指標。丟包率指一段時(shí)間內無(wú)線(xiàn)丟失的包個(gè)數與發(fā)送的包的總數量之比;無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )流量指單位時(shí)間內發(fā)送接收的數據總和;令牌循環(huán)周期指同一個(gè)無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)相鄰兩次收到令牌的循環(huán)時(shí)間，表達式為：

　　TokenCycle=Tn+1-Tn (1)

　　式中：Tn為無(wú)線(xiàn)節點(diǎn)C第N次收到令牌的時(shí)間;T n+1為第N+1次收到令牌的時(shí)間。

　　控制周期指在一組測試中，數據包離開(kāi)A網(wǎng)絡(luò )源節點(diǎn)記錄時(shí)間為T(mén)send ，經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)或者協(xié)議轉換器有效地穿越至B網(wǎng)絡(luò )，經(jīng)過(guò)主控制器后處理后再回到A網(wǎng)絡(luò )的目標節點(diǎn)時(shí)間為T(mén)recv?？刂浦芷谟嬎惚磉_式為：

　　ControlCycle=Trecv- Tsend (2)

　　二、裝置硬件實(shí)現

　　本文選擇了AT91RM9200處理器，工作溫度范圍為-40～+80℃，具有很好的抗干擾特點(diǎn)。通過(guò)SPI總線(xiàn)與NAITRS無(wú)線(xiàn)模塊連接，實(shí)現測試裝置的無(wú)線(xiàn)通信功能。無(wú)線(xiàn)模塊采用了線(xiàn)性調頻擴頻CSS技術(shù)作為實(shí)現工業(yè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )協(xié)議IEEE802.15.4a的物理層標準，測試裝置硬件結構如圖2所示。

　　AT91RM9200微處理器集成了以太網(wǎng)控制器，通過(guò)MDIO接口外擴DM9l61 以太網(wǎng)物理層接口芯片，對外通過(guò)Rj45網(wǎng)口與其他的Medbus節點(diǎn)進(jìn)行通信，其本身作為一個(gè)Modbus/TCP Server節點(diǎn)。LCD顯示屏采用Topway的LM32019EWF，分辨率為320×240, 供電電壓為3.3V，它以8080總線(xiàn)的方式連接到AT91RM92OO微處理器上。

　　觸摸屏采用的是AD7843芯片，通過(guò)I/O口線(xiàn)連接到處理器上，模擬 SPI實(shí)現數據的通信。系統擴展了DM9000網(wǎng)口與上位機進(jìn)行通信，實(shí)現與上位計算機的數據交互;此外，還擴展了SDRAM存儲器和FLASH存儲器、 USB 接口、串口、輸入輸出I/O等。該裝置與測試網(wǎng)絡(luò )連接采用無(wú)線(xiàn)(基于IEEE802.15.4a標準CSS物理層的NAI TRS無(wú)線(xiàn)模塊)和有線(xiàn)( Modbus/TCP)的方式，實(shí)現與測控平臺的接入。

　　三、程序實(shí)現

　　3.1 應用程序設計

　　3.1.1 無(wú)線(xiàn)測試程序的實(shí)現

　　測試裝置通過(guò)無(wú)線(xiàn)接入到無(wú)線(xiàn)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò )，