基于VxWorks的微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)
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2 基于雙緩沖隊(duì)列的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)通信的基石是套接字，一個(gè)套接字是通信的一端，在這一端上可以找到與其對(duì)應(yīng)的一個(gè)名字。一個(gè)正在被使用的套接字都有它的類型和其相關(guān)的任務(wù)，VxWorks可以實(shí)現(xiàn)與BSD4．4TCP／IP兼容的Socket編程接口。由于面向連接的服務(wù)器使用的傳輸層協(xié)議可保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性和順序性，因此，本文的系統(tǒng)端采用基于流Socket的客戶機(jī)／服務(wù)器(Client／Server)編程模式，其程序可以分為客戶端程序和服務(wù)端程序。其通信模型如圖2所示。
2．1 客戶端程序設(shè)計(jì)
所謂客戶端服務(wù)程序，就是主要用來(lái)發(fā)出服務(wù)請(qǐng)求的程序?？蛻舳顺绦?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/設(shè)計(jì)">設(shè)計(jì)要知道服務(wù)端的地址、服務(wù)所提供的端口號(hào)及服務(wù)使用的傳輸層協(xié)議(TCP協(xié)議)。在客戶／服務(wù)器模式中，客戶端程序可以通過(guò)兩種形式找到服務(wù)器：一是通過(guò)指定服務(wù)器的IP地址和端口號(hào)來(lái)找到服務(wù)端；二是通過(guò)廣播的形式來(lái)來(lái)尋找服務(wù)器。本系統(tǒng)的客戶端程序應(yīng)用第一種形式來(lái)尋找服務(wù)器。知道了服務(wù)端的位置后，客戶端任務(wù)就可以打開一個(gè)套接字，然后通過(guò)連接服務(wù)器來(lái)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
面向連接的TCP客戶端編程結(jié)構(gòu)分為部分：一是以TCP連接服務(wù)器，TCP協(xié)議是一種可保證傳輸可靠，且能保護(hù)順序的傳輸層協(xié)議。在連接服務(wù)器之前，先要申請(qǐng)一個(gè)SOCK_STREAM類型的套接字，該套接字的通信域應(yīng)制定為PF_INET類型；二是使用TCP與服務(wù)器通信，因?yàn)門CP是面向連接的協(xié)議，在連接建立以后，它可以通過(guò)send、recv等調(diào)用來(lái)進(jìn)行通信，就像管道一樣；三是關(guān)閉TCP連接，即在客戶端程序結(jié)束，或使用完一個(gè)套接字后，可以使用close來(lái)關(guān)閉一個(gè)套接字。
2．2 服務(wù)端程序設(shè)計(jì)
在服務(wù)端程序設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)對(duì)要實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能來(lái)設(shè)計(jì)自己的應(yīng)用層協(xié)議。本系統(tǒng)服務(wù)端使用的TCP是面向連接的服務(wù)端。在這種模式下，服務(wù)端程序的設(shè)計(jì)就可以不考慮數(shù)據(jù)的可靠傳送，而只要接受連接請(qǐng)求，并通過(guò)該連接進(jìn)行通信即可，這樣，底層的傳輸協(xié)議就自然會(huì)保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性。
服務(wù)端程序設(shè)計(jì)的兩種基本模式是循環(huán)模式和并發(fā)模式。循環(huán)模式就是服務(wù)端進(jìn)程在總體機(jī)構(gòu)上是一個(gè)循環(huán)，一次處理一個(gè)請(qǐng)求。并發(fā)模式的服務(wù)端進(jìn)程一般可以同時(shí)處理多個(gè)請(qǐng)求，結(jié)構(gòu)上一般采用父進(jìn)程接受請(qǐng)求，然后產(chǎn)生子進(jìn)程，這樣一般為多進(jìn)程結(jié)構(gòu)。
本文選用面向連接服務(wù)端的循環(huán)模式，此模式的建立步驟如下：
(1)創(chuàng)建一個(gè)SOCK_STREAM類型的套接字；
(2)調(diào)用bind指定地址和端口；
(3)調(diào)用listen未處理連接請(qǐng)求的隊(duì)列長(zhǎng)度；
(4)調(diào)用accept等待連接請(qǐng)求，一旦有連接請(qǐng)求，accept返回一個(gè)新的套接字描述符；
(5)通過(guò)新的描述符與客戶端交互信息，交互完畢，即關(guān)閉新產(chǎn)生的套接字并返回第四步。
3 微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信模型設(shè)計(jì)
系統(tǒng)中基于Socket模式下的通信過(guò)程分為控制端發(fā)起的通信過(guò)程和受控端發(fā)起的通信過(guò)程，這兩種過(guò)程都是基于客戶／服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)編程模式。在客戶／服務(wù)器模式中，請(qǐng)求的一方稱為客戶，提供服務(wù)的一方稱為服務(wù)器。
本設(shè)計(jì)采用嵌入式計(jì)算機(jī)結(jié)合數(shù)據(jù)采集板的方式，并由VxWorks實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為嵌入式計(jì)算機(jī)提供底層軟件平臺(tái)的支持。嵌入式計(jì)算機(jī)連接數(shù)據(jù)采集板，并控制數(shù)據(jù)的采集過(guò)程，以(以牽引供電系統(tǒng)饋線保護(hù)為例)在工頻周期下，從TV、TA側(cè)采集共2路電壓、電流信號(hào)，每周波采樣24個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，采樣周期為833μs。在該保護(hù)系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)端為客戶端，并采用VxWorks基于Socket客戶機(jī)編程模式，主要負(fù)責(zé)發(fā)布命令，監(jiān)控命令的執(zhí)行狀況，其主要工作是數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)；服務(wù)器端為微機(jī)保護(hù)運(yùn)行所在的PC機(jī)，負(fù)責(zé)執(zhí)行命令并返回命令執(zhí)行的結(jié)果，主要工作是為采集數(shù)據(jù)的微機(jī)提供算法處理保護(hù)以及保護(hù)啟動(dòng)判斷。本系統(tǒng)只需要在服務(wù)器啟動(dòng)后，就可以進(jìn)入等待狀態(tài)，所有其他的動(dòng)作都可以等待和客戶端建立連接后，由人機(jī)界面來(lái)控制。其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信流程如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/156524.htm
在網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，首先由服務(wù)器端創(chuàng)建一個(gè)偵聽用套接字(socket)，然后與服務(wù)器的本地地址相綁定(bind)，接著進(jìn)入偵聽模式(listen )?？蛻舳碎_始時(shí)，同樣也需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)套接字(socket)，不同的是，這個(gè)套接字只用于通信，然后連接服務(wù)器端(connect)；服務(wù)器端用于偵聽的套接字接受(accept)這個(gè)來(lái)自客戶端的連接，然后建立新的通信用套接字，并利用新建的通信套接字與客戶端進(jìn)行通信；服務(wù)器端和客戶端從各自的通信套接字傳送和接收數(shù)據(jù)(send／recv)，通信結(jié)束后，再關(guān)閉相關(guān)的通信套接字(close)。
基于這種網(wǎng)絡(luò)通信模式可實(shí)現(xiàn)上述供電系統(tǒng)電壓、電流信號(hào)數(shù)據(jù)采集模塊與VxWorks系統(tǒng)平臺(tái)間的數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡(luò)通信。
4 結(jié)束語(yǔ)
利用本系統(tǒng)可將VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)接受的采樣數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)送到保護(hù)任務(wù)所在的PC機(jī)上。這種方法有利于采樣數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，并可保證采樣數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和傳送的安全性。相對(duì)于傳統(tǒng)的前后臺(tái)微機(jī)保護(hù)裝置，采用VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的微機(jī)保護(hù)裝置能有效的提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性。
評(píng)論