實時表示系統在一個確定時間內處理外部事件。實時系統的特點是,如果邏輯和時序出現偏差將會引起嚴重后果的系統。有兩種類型的實時系統:軟實時系統和硬實時系統。在軟實時系統中系統的宗旨是使各個任務運行得越快越好,并不要求限定某一任務必須在多長時間內完成。在硬實時系統中,各任務不僅要執行無誤而且要做到準時。大多數實時系統是二者的結合。實時系統的應用涵蓋廣泛的領域,而多數實時系統又是嵌入式的。這意味著計算機建在系統內部,用戶看不到有個計算機在系統里面。實時通信的一般要求:
確定性的響應;
標準應用的響應時間<=5ms;
以太網實時通信應對設備處理器造成小的負擔,以太網(Ethernet)指的是由Xerox公司創建并由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶局域網規范,是當今現有局域網采用的最通用的通信協議標準。以太網絡使用CSMA/CD(載波監聽多路訪問及沖突檢測)技術,并以10M/S的速率運行在多種類型的電纜上。以太網與IEEE802·3系列標準相類似。以太網最早由Xerox(施樂)公司創建,在1980年,DEC、lntel和Xerox三家公司聯合開發成為一個標準。以太網是應用最為廣泛的局域網,包括標準的以太網(10Mbit/s)、快速以太網(100Mbit/s)和10G(10Gbit/s)以太網,采用的是CSMA/CD訪問控制法,它們都符合IEEE802.3。圖1表明了哪些因素影響通訊周期。
實現通信的一種方式使用標準通信協議,例如TCP/IP或者UDP/IP等,然而使用它們會帶來缺點:幀過載會增加幀的長度,因而會引起線路上傳輸時間的增加見圖2。
通過對發送器和接收器的通訊棧的優化,可以使更新率有相當大的改觀,而且處理器負載也會相應減少。然而,對通信棧的運行時間的優化也就意味著此時的TCP/IP通訊棧不再是一種標準協議,而只是一種專門的實現方式了,對UDP/IP實現的使用也是同樣。
然而第三層和第四層的協議只是適合部分的周期交換數據,對于這種應用,建議使用遵照ieee802.3制定優化第二層協議。這是唯一的局限就是:由于沒有使用第三層協議,所以就會失去路由功能。但是作為工業一級以太網設計中盡量不要設計路由器,因為這會大大降低通信速度。
通過軟件方案或者使用特殊的硬件,可以在傳統的以太網控制器上實現實時通信通道。該通道基于ISO/OSI參考模型的第二層見表1。此處數據包的尋址不是通過IP地址來實現的,而是使用接受設備的MAC地址。實時通信允許精確限定(預測)傳輸時間,并能保證其它標準協議TCP/IP可以在同一個網絡上使用而不會產生問題。
實時協議保證了周期數據和事件控制消息(警報)的高性能傳輸。它分為三種類型見圖3
實時類型1:適合周期數據傳輸;對所有使用的交換機沒有特殊要求。
實時類型2:適合中斷數據和周期數據傳輸,此時需要工業交換機,然而,在組態的時候還不需要對通信進行規劃。
實時類型3:適合運動控制應用的周期數據傳輸。這個時候需要工業交換機,而且還需要對通信進行明確的規劃。
在沒有實時性需求的數據,可以在標準的通道上傳輸見表2
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