双端口RAM的分布式控制模式研究.docx

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1、双端口RAM的分布式控制模式研究 摘 要提出一种在双端口RAM的基础上运用UDP数据报实现高速数据通信的分布式限制模式,这种模式不仅实现高效的数据交换,还供应实时响应的中断恳求机制。探讨实现这些功能所需功能模块,阐述系统的构成和技术性能的优势,分析其开发的可行性,论证这种模式是一种先进、高性能、有前途的分布式限制通信方案。 关键词双端口RAM;UDP数据报;分布式限制系统;分布式系统通信 中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9673-(2022)101-0029-01 常用的分布式限制系统常通过RS232通信、RS422/485、I2C、以太网等方式实现系统中各个限制节点的

2、数据交换,以达到协调工作的目的,目前各种模式都存在明显的不足,在高速工作系统中,当数据传输量较大时传送限制困难,效率较低,无法满意困难环境的要求。数据传送过程均比较困难,呼叫、应答、数据校验等一系列步骤与节点自身限制工作实现很好结合是件不简单做到的事情,常须要以查询或中断的方式关注通信信息,并须要为此编写困难的程序。除工业以太网外多数方式的数据传输速度较慢,难以满意高频率传输的须要。双向传输管理协调较难,常以单工或半双工方式工作,使得通信功能单一,缺乏敏捷性。发送、接收、校验和应答等工作须要CPU响应,数据传输处理影响限制工作。 1通过TCP/IP协议访问双端口内存的分布式系统 通过TCP/I

3、P协议访问双端口内存的分布式限制系统设想一种实时通信机制,其核心是每个节点装备肯定数量的双端口内存,这种内存可以被本节点CPU访问,也可由其它节点CPU通过网络模块TCP/IP协议干脆读写。须要进行数据通信时,发送方CPU将数据写入双口RAM的发送缓冲区,发出启动发送指令,再由网络通信处理逻辑将数据进行变换,将数据以固定长度的UDP数据报的形式发送出去。接收方则由网络通信处理逻辑接收到UDP数据报,存储于双口RAM的指定地址,该地址位于每个UDP数据报正文的起始位置,接收方CPU不参加数据传输过程。为满意实时性须要,网络通信处理逻辑可以依据接收到的数据向本地CPU发出中断恳求。 这种机制可以实

4、现高速的分布式限制节点之间的通信,可以覆盖较大的空间,有更高的传输效率,传输工作简洁独立,对本地CPU资源占用很少,假如运用光纤还可以实现较高的抗干扰性和较小的体积,另外其系统扩展更是非常便利。 每个节点都要完成以下功能:1)接收通过网络传输到的UDP数据报,分析数据报,从报文中得到地址和数据,将数据写入双口RAM的指定地址的存储器区域中,完成后进行校验,数据错误则向发送方传输错误信息。2)假如数据中有中断指令则向本地CPU发出中断恳求。3)可以应发送方要求读取制定内存区域的内容并发送。4)将本地CPU写入双口RAM的发送数据组织成若干数据报,根据指定的网络地址送出。5)接收到传输错误信息则重

5、新发送制定数据报。 1.1节点的系统结构 每个节点采纳相同的模块结构,主要部件除本地CPU、本地内存、本地外围设备外,与常规限制节点不同的是添加了双口内存、网络通信限制逻辑等设备,网络通信限制逻辑包括常规的网络通信模块、UDP数据报处理模块、RAM读写模块、中断处理模块。 网络通信模块负责网络通信工作,实现常规的网络收发。UDP数据报处理模块负责组织UDP数据报,即将输出缓冲区中的数据分成若干固定大小的数据报,在每个数据报正文起先位置加入RAM地址信息和校验信息,还负责分析UDP数据报,即将接收到的数据报中的正文中的内容进行分析识别,区分特别指令、一般数据读写等不同内容,分别进行相应操作。RA

6、M读写模块负责实现双口内存的读写。中断处理模块负责在接收到中断指令时发出中断恳求,该逻辑也监视双口内存的特别区域,当其中数据符合中断恳求的条件时马上向本地CPU发出恳求信号。 1.2中断限制 高实时性的响应通过设置特别的吩咐约定,接收端受到数据报后马上向本地CPU发出中断恳求,限制逻辑的中断恳求信号线与本地CPU的IRQ输入端连接,中断所需的参数数据也可以由统一数据报发送到目的节点的双口内存中。 1.3分布式系统拓扑结构 基于光纤介质和UDP方式的传输分布限制较少,可以在较大范围内,穿过电磁干扰较高的区域,实现高速牢靠的协同工作。分布式限制系统的配置敏捷性和扩展性很高。 1.4技术特性和优势

7、这种模式的分布式系统有明显的优势,由于双口RAM的读写时间可达18ns,而网络传输和数据报的分析等工作都是由硬件自主实现,通信效率很高,其技术上的优势是明显的。 1)采纳工业以太网等网络方式连接,通信机制建立在通用TCPIP协议的基础上,系统具有很好的扩展性,可以以典型的树形结构扩展限制节点,节点数目限制较少。2)基于网络的传输速度可以在10M到1010M之间,高于常见的串行通信,网络的全双工通信也提高了通信效率,实现了大量数据的高速交互。3)数据通信效率高,CPU占用少,通信的发送方打算好数据,发动身送指令即可,而接收方的CPU几乎无需做任何工作。4)对于牢靠性要求很高的系统,甚至可以由接收

8、端将已经接收的数据发回来实现数据高牢靠性校验,当然传输的牢靠性也可以通过各种校验码来实现,只要在内部逻辑中设置相同的算法即可,这样就弥补了UDP方式的不行靠服务的不足,实现牢靠传递。5)UDP方式无需建立连接,特别适合分布式限制中突发、数据交换量相对较小的传输要求,具有高效快速的特点。一旦发生传输错误,可以恳求再次发送,或干脆去对方双口内存中读取数据,同样利用了UDP高效工作的特点。6)建立了中断机制,实现实时响应的需求。 2与现有反射内存模式的比较 这种模式与反射内存的比较,有很大差别。反射内存上任何计算机向本地反射内存板写数据时,该数据和相应的内存地址被广播到网上全部其他反射内存板并存储在

9、相同的位置。于是计算机将数据写入其本地反射内存板后在极短的时间内,网上全部计算机的CPU都可以访问这个新数据。反射内存板运用简洁的读写方式,对于CPU说就相当于标准的RAM。可见反射内存网是将配置的工业PC等计算机上的,由特别通信协议实现的内存广播同步,本文提出的模式是通过IP协议,运用UDP数据报实现不同节点之间的数据通信,节点可以是小型嵌入式限制器,也可以是其他限制器。 3结论 分布式系统中限制节点之间的通信较为频繁,运用IP协议可以实现较大地理分布的高速数据通信,这种方式工作效率较高,传输通信模块自动处理通信工作,具有明显的好用价值,其探讨和开发的意义较大。 参考文献 1王刚.利用双口RAM实现双机系统的通信J.计算机与数字工程,2022,1(36):123-124. 2袁帅,李中伟,佟为明.双口RAM在双CPU电能质量监测装置中的应用J.低压电器,2022,7:24-26. 作者简介 张越(11019),男,蓝盾信息平安技术股份有限公司副总经理,硕士探讨生,主要探讨方向:计算机应用技术,信息平安技术。 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页