工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試方法

　　由圖1可知，測(cè)試數(shù)據(jù)包的傳輸路徑為性能測(cè)試裝置(無(wú)線子節(jié)點(diǎn))→協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置(無(wú)線主站)→主干網(wǎng)絡(luò)PLC主站→協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置( Modbus/TCP Client)→性能測(cè)試裝置。協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置由無(wú)線主站、 Modbus/TCPclient、Profibus-DP從站等組成。無(wú)線主站收到測(cè)試數(shù)據(jù)包后，通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置變換成 Profius-DP報(bào)文并上傳至PLC控制器;PLC將報(bào)文分發(fā)至有線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)映射區(qū)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，通過(guò)Profibus-DP報(bào)文分發(fā)至協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置。協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置將該P(yáng)rofibus-DP報(bào)文轉(zhuǎn)換為Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報(bào)文，發(fā)送給測(cè)試節(jié)點(diǎn)。在此過(guò)程中采用時(shí)間戳的概念，記錄下每次數(shù)據(jù)包在各種協(xié)議中的接收廠發(fā)送時(shí)間、收發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)量及其他有效信息，并最終計(jì)算出無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的各種性能參數(shù)。

　　本文選擇了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的丟包率、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)流量、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)令牌循環(huán)時(shí)間和有線無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的控制周期作為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)性能的指標(biāo)。丟包率指一段時(shí)間內(nèi)無(wú)線丟失的包個(gè)數(shù)與發(fā)送的包的總數(shù)量之比;無(wú)線網(wǎng)絡(luò)流量指單位時(shí)間內(nèi)發(fā)送接收的數(shù)據(jù)總和;令牌循環(huán)周期指同一個(gè)無(wú)線節(jié)點(diǎn)相鄰兩次收到令牌的循環(huán)時(shí)間，表達(dá)式為：

　　TokenCycle=Tn+1-Tn (1)

　　式中：Tn為無(wú)線節(jié)點(diǎn)C第N次收到令牌的時(shí)間;T n+1為第N+1次收到令牌的時(shí)間。

　　控制周期指在一組測(cè)試中，數(shù)據(jù)包離開A網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點(diǎn)記錄時(shí)間為Tsend ，經(jīng)過(guò)網(wǎng)關(guān)或者協(xié)議轉(zhuǎn)換器有效地穿越至B網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過(guò)主控制器后處理后再回到A網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)時(shí)間為Trecv。控制周期計(jì)算表達(dá)式為：

　　ControlCycle=Trecv- Tsend (2)

　　二、裝置硬件實(shí)現(xiàn)

　　本文選擇了AT91RM9200處理器，工作溫度范圍為-40～+80℃，具有很好的抗干擾特點(diǎn)。通過(guò)SPI總線與NAITRS無(wú)線模塊連接，實(shí)現(xiàn)測(cè)試裝置的無(wú)線通信功能。無(wú)線模塊采用了線性調(diào)頻擴(kuò)頻CSS技術(shù)作為實(shí)現(xiàn)工業(yè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.15.4a的物理層標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試裝置硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　AT91RM9200微處理器集成了以太網(wǎng)控制器，通過(guò)MDIO接口外擴(kuò)DM9l61 以太網(wǎng)物理層接口芯片，對(duì)外通過(guò)Rj45網(wǎng)口與其他的Medbus節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，其本身作為一個(gè)Modbus/TCP Server節(jié)點(diǎn)。LCD顯示屏采用Topway的LM32019EWF，分辨率為320×240, 供電電壓為3.3V，它以8080總線的方式連接到AT91RM92OO微處理器上。

　　觸摸屏采用的是AD7843芯片，通過(guò)I/O口線連接到處理器上，模擬 SPI實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。系統(tǒng)擴(kuò)展了DM9000網(wǎng)口與上位機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)與上位計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交互;此外，還擴(kuò)展了SDRAM存儲(chǔ)器和FLASH存儲(chǔ)器、 USB 接口、串口、輸入輸出I/O等。該裝置與測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連接采用無(wú)線(基于IEEE802.15.4a標(biāo)準(zhǔn)CSS物理層的NAI TRS無(wú)線模塊)和有線( Modbus/TCP)的方式，實(shí)現(xiàn)與測(cè)控平臺(tái)的接入。

　　三、程序?qū)崿F(xiàn)

　　3.1 應(yīng)用程序設(shè)計(jì)

　　3.1.1 無(wú)線測(cè)試程序的實(shí)現(xiàn)

　　測(cè)試裝置通過(guò)無(wú)線接入到無(wú)線令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)，