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【工業序列槽和網絡軟體通訊平台(SuperIO)教程】一.通訊機制

1.1    應用場景

   通訊平台的互動對象包括兩方面:第一、與硬體産品互動。第二、與軟體産品互動。基本這兩方面考慮,通訊平台一般會應用在兩個場景:

1)通訊平台應用在PC機上

   主要應用在自動站的工控機上,通過RS485/RS232、RJ45、4-20mA等方式采集硬體裝置的資料資訊。同時,通訊平台與伺服器端的軟體進行互動,負責上傳資料資訊,以及接收控制指令等。

2)通訊平台應用在伺服器端上

   終端裝置以3G/4G、有線專網、衛星等與通訊平台連接配接,進行資料互動,終端裝置包括:PC機、移動終端(手機)、監測裝置等。

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1.2    通訊機制概述

   對于通訊平台來說,通訊部分始終是軟體的核心,要求高實時性、高穩定性。軟體架構決定了軟體運作的穩定性,以及以後的擴充性,是以需要對通訊機制、控制方式進行良好的設計。

   一般采用的通訊機制為呼叫應答方式,或叫主從方式。主機發送請求指令,從機接到指令後進行校驗資料的完整性,以及确定是否發給自己的指令,校驗成功後,傳回指定的資料資訊,完成一次完整的通訊。

   呼叫應答通訊機制如下圖:

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1.3   序列槽、網絡的整合

    在開發裝置驅動或協定驅動的時候,對于同一個驅動子產品要同時支援RS485/RS232和RJ45通訊方式,避免因為協定的不同或是通訊方式的不同進行多次重複性的開發。保證業務邏輯統一的情況下,盡量減少工作量。是以,在通訊方式方面要在邏輯上統一接口,以保證整個通訊平台的通用性。

    接口設計如下圖:

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1.4   序列槽通訊機制

    由于序列槽通訊的特性限制,避免多個硬體裝置連接配接到序列槽總線出現資料混亂現象,主要采用輪詢模式的呼叫應答通迅機制。

(1)  輪詢模式

   當有多個裝置連接配接到通訊平台時,通訊平台會輪詢排程裝置進行通訊任務。某一時刻隻能有一個裝置進行發送請求指令、等待接收傳回資料,這個裝置完成發送、接收後,下一個裝置才進行通訊任務,依次輪詢裝置。如下圖:

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1.5   網絡通訊機制

    輪詢通訊機制是保證資料有序的發送、接收,避免并發資料在總線上出現混亂,但是這種通訊機制是以降低性能為代價的,适用于序列槽通訊,在以太網通訊中顯然無法充分利用網絡通訊的優勢。

    以太網是獨立信道、可以全雙工通訊。為了充分發揮以太網的優勢,在輪詢通訊機制的基礎上增加了并發通訊模式、自控通訊模式通迅機制。一是為了提高通訊的性能,二是為了二次開發有更多自主要制權。

    以太網輪詢通訊模式與序列槽通訊模式一緻,如下圖:

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(2) 并發模式

    并發通訊模式是集中發送所有裝置的請求指令,硬體裝置接收到指令後進行校驗,校驗成功後傳回對應指令的資料,通訊平台監聽到資料資訊後,進行接收操作,然後再進行資料的分發、處理等。如下圖:

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(3)  自控模式

    自控通訊模式與并發通訊模式類似,差別在于發送指令操作交給裝置本身,或者說交給二次開發者,二次開發者可以自主通過事件驅動發送指令。硬體裝置接收到指令後進行校驗,校驗成功後傳回對應指令的資料,通訊平台監聽到資料資訊後,進行接收操作,然後再進行資料的分發、處理等。

    自控通訊模式可以為二次開發者提供精确的定時請求實時資料機制,使通訊機制更靈活。也可以利用自控通訊模式,在不發送任何資料的情況下,進行被動接收資料。如下圖:

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