实时表示系统在一个确定时间内处理外部事件。实时系统的特点是,如果逻辑和时序出现偏差将会引起严重后果的系统。有两种类型的实时系统:软实时系统和硬实时系统。在软实时系统中系统的宗旨是使各个任务运行得越快越好,并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成。在硬实时系统中,各任务不仅要执行无误而且要做到准时。大多数实时系统是二者的结合。实时系统的应用涵盖广泛的领域,而多数实时系统又是嵌入式的。这意味着计算机建在系统内部,用户看不到有个计算机在系统里面。实时通信的一般要求:
确定性的响应;
标准应用的响应时间<=5ms;
以太网实时通信应对设备处理器造成小的负担,以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范,是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。以太网络使用CSMA/CD(载波监听多路访问及冲突检测)威廉希尔官方网站 ,并以10M/S的速率运行在多种类型的电缆上。以太网与IEEE802·3系列标准相类似。以太网最早由Xerox(施乐)公司创建,在1980年,DEC、lntel和Xerox三家公司联合开发成为一个标准。以太网是应用最为广泛的局域网,包括标准的以太网(10Mbit/s)、快速以太网(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太网,采用的是CSMA/CD访问控制法,它们都符合IEEE802.3。图1表明了哪些因素影响通讯周期。
实现通信的一种方式使用标准通信协议,例如TCP/IP或者UDP/IP等,然而使用它们会带来缺点:帧过载会增加帧的长度,因而会引起线路上传输时间的增加见图2。
通过对发送器和接收器的通讯栈的优化,可以使更新率有相当大的改观,而且处理器负载也会相应减少。然而,对通信栈的运行时间的优化也就意味着此时的TCP/IP通讯栈不再是一种标准协议,而只是一种专门的实现方式了,对UDP/IP实现的使用也是同样。
然而第三层和第四层的协议只是适合部分的周期交换数据,对于这种应用,建议使用遵照ieee802.3制定优化第二层协议。这是唯一的局限就是:由于没有使用第三层协议,所以就会失去路由功能。但是作为工业一级以太网设计中尽量不要设计路由器,因为这会大大降低通信速度。
通过软件方案或者使用特殊的硬件,可以在传统的以太网控制器上实现实时通信通道。该通道基于ISO/OSI参考模型的第二层见表1。此处数据包的寻址不是通过IP地址来实现的,而是使用接受设备的MAC地址。实时通信允许精确限定(预测)传输时间,并能保证其它标准协议TCP/IP可以在同一个网络上使用而不会产生问题。
实时协议保证了周期数据和事件控制消息(警报)的高性能传输。它分为三种类型见图3
实时类型1:适合周期数据传输;对所有使用的交换机没有特殊要求。
实时类型2:适合中断数据和周期数据传输,此时需要工业交换机,然而,在组态的时候还不需要对通信进行规划。
实时类型3:适合运动控制应用的周期数据传输。这个时候需要工业交换机,而且还需要对通信进行明确的规划。
在没有实时性需求的数据,可以在标准的通道上传输见表2
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