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基于VxWorks的嵌入式系统复合通信模式

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:在嵌入式系统与VxWorks实时操作系统应用愈加广泛的背景下,结合嵌入式系统对于各类实时通信方式的不同需要,提出基于控制应用的复合通信模式;以Radstone公司的PPCx系列单板机为例,给出实现方法,并对数据通信的产时性与安全性作了研究。片对于各类嵌入式操作系统的数据测验具有很大的参考价值。
  关键词:VxWorks嵌入式系统实时性数据通信
  
  引言
  
  随着信息技术的不断发展和更新,嵌入式操作系统以其速率高、稳定、可配置内核的优势正得到越来越广泛的应用,包括医学、图像处理、军事、工业控制、电信等许多领域。嵌入式系统必须采用特殊有效的实时操作系统,VxWorks正是一个具有高性能的实时操作系统,成为嵌入式系统操作内核的最佳选择之一。随着嵌入式系统在网络当中的应用不断加强,具有多种数据通道的复合通信模式显得列为必要。本文根据基于VxWorks的嵌入式系统对于数据通信的不同要求,提出一个嵌入式系统复合通信模型,研究几种具有代表性的数据通信方式,并论述在VxWorks下的实现方法及其一些关键技术。
  
  1嵌入式系统复合通信模型的设计
  
  嵌入式系统在控制领域应用十分广泛,例如在工业控制当中常常利用嵌入式系统作为中央控制机,完成信息采集、分系统监管、系统决策等等重要功能。硬件往往离不开软件的支持。VxWorks操作系统是目前功能最全的、独立于处理器的嵌入式实时操作系统之一。考虑如何基于VxWorks实现嵌入式系统的复合通信方式是有意义的。由于此时嵌放式系统已经不再是孤立系统,而是处于某种拓扑网络结构当中,因此,有必采取复合通信模式以适应系统扩展、集中控制和远程信息传输的需要。控制机应当具备优良的系统总线、可靠的控制网络、高速传输通道接口以及远程数据管道。综合以上考虑,图1给出了一个控制机的复合通信模型。
  
  控制机本身采用VME总线标准,可以嵌入多块单板机,具有良好的系统扩展性。为了适应不同的通信要求,外围有三种通信接口。其中光纤通信传输速率很高,适合作为大流量数据通道,例如信号处理机数据传输管道。串口通信设备简单、成本较低,传输速率适中且安全性高,可以作为远程数据通道。以太网则由于其极佳的增容性、稳定性,适合于局域网络控制体系。
  
  2复合通信模式特点分析
  
  为了对以上复合通信模型加以说明,下面对片几种通信模式的特点进行分析。
  
  (1)总线标准
  
  目前常用的总线标准有多种,基中VME总线支持多处理器系统,最多可以容纳21块插件。地址总线32位,数据总线32位,数据传输速率可以达到80Mb/s。VME总线能处理7级中断,具备高速的实时响应能力。VME总线采用主-从结构,主功能模块传输数据之间必须先使用中央仲裁器,也称为系统控制器,具有总线仲裁功能。VME数据传输总线是高速异步并行的,模块间数据传输是通过连锁的握手信号实现的。具有高可靠性,同时其模板结构具有良好的抗震性,适应较为恶劣的工作环境[1]。
  
  (2)控制网络
  
  控制网络一般采用局域网。由于TCP/IP协议是一个标准的企业网络协议,是比较完善的、公认的最有效的互联协议,因此目前流行的操作系统都支持TCP/IP协议,TCP/IP协议还是个稳定的、对称的、支持交叉平台的Client/Server方式的结构,并为应用程序提供了标准接口,对于集中控制的嵌入式系统采用基于TCP/IP的网络通信无疑是方便而且有效的。
  
  (3)高速数据接口
  
  目前来看,光纤通道作为高速数据通信是最为有利的。它是一种利用光纤(苦口婆心铜缆)作为物理链路的高性能串行数据接口,支持SCSI、IP等上层数据传输协议,具有可靠性高、速度快和传输距离的特点,可用来连接大型机、服务器和存储设备以实现高速大容量的信息传输。对于分离的嵌入式硬件系统而言,采用光纤通道作为高速I/O数据接口无疑是一种很好的选择。
  
  (4)远程数据通道
  
  由于控制机的远程数据传输需要较高的安全性,同时一般只需单路传输,如果使用光纤电缆显示成本高而且不需要那么高传输的带宽,因此可以考虑使用串行口通信。串行口在嵌入式系统当中是一类重要的数据通信接口。由于RS-422标准串行口通信采用了双线传输,大大增加了抗共模干扰的能力,最大数据传输速度可以达到10Mb/s,这对于远程数据交换具有极大的优势,因此可用于远程信息交换。

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