基于μC/OS-II的無(wú)線調(diào)度策略分析與實(shí)現(xiàn)

引言

在工業(yè)自動(dòng)化中，設(shè)備信息的接收發(fā)送基本都是通過(guò)有線方式（串口，網(wǎng)口等）來(lái)進(jìn)行傳遞，隨著無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，信息通過(guò)無(wú)線方式傳遞應(yīng)用逐漸廣泛，特別是在有線布線困難或條件惡劣的特殊工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。本文介紹了基于無(wú)線技術(shù)的通信平臺(tái)，引入嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)設(shè)備的無(wú)線調(diào)度。

1 無(wú)線調(diào)度平臺(tái)

無(wú)線調(diào)度平臺(tái)信息接收發(fā)送是基于ZIGBEE無(wú)線通信技術(shù)，ZIGBEE具有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建功能，支持星型，樹(shù)型，網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1所示為基于星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無(wú)線調(diào)度平臺(tái)系統(tǒng)，調(diào)度系統(tǒng)包括一個(gè)調(diào)度設(shè)備和多個(gè)節(jié)點(diǎn)，調(diào)度設(shè)備負(fù)責(zé)微網(wǎng)的調(diào)度和數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，該設(shè)備在系統(tǒng)中充當(dāng)主設(shè)備；節(jié)點(diǎn)連接工業(yè)設(shè)備，在系統(tǒng)中充當(dāng)從設(shè)備，在調(diào)度設(shè)備的調(diào)度下發(fā)送信息。基于ZIGBEE技術(shù)的星型網(wǎng)絡(luò)必須具備唯一主設(shè)備，從設(shè)備數(shù)量不超過(guò)253個(gè)，設(shè)備號(hào)（節(jié)點(diǎn)號(hào)）可從1 至254， 0和255做特殊用途。網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備必須設(shè)置為相同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，目的是使所有設(shè)備處于同一網(wǎng)段，同時(shí)還要求每個(gè)設(shè)備號(hào)在該網(wǎng)段中必須是唯一的。

圖1：無(wú)線調(diào)度平臺(tái)系統(tǒng)圖

2 無(wú)線調(diào)度策略

2．1調(diào)度機(jī)制

星型網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線調(diào)度平臺(tái)使用令牌機(jī)制，獲取到令牌的設(shè)備才可以發(fā)送數(shù)據(jù)包。令牌調(diào)度機(jī)制中最關(guān)鍵的是對(duì)令牌的處理，在具體實(shí)現(xiàn)中由主設(shè)備（調(diào)度設(shè)備）產(chǎn)生并輪詢(xún)發(fā)送。主從設(shè)備的分工是通過(guò)設(shè)備聲明報(bào)文來(lái)區(qū)分，主設(shè)備獲取從設(shè)備的設(shè)備號(hào)和其他設(shè)備信息進(jìn)行星型網(wǎng)絡(luò)的組建，在網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)主設(shè)備；從設(shè)備獲取主設(shè)備的設(shè)備號(hào)和網(wǎng)絡(luò)號(hào)，加入網(wǎng)絡(luò)，并在網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)調(diào)度對(duì)象，同時(shí)可以接收主設(shè)備發(fā)送的令牌，并在有信息需要轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，將該信息發(fā)往主設(shè)備。

圖2所示為無(wú)線調(diào)度策略圖，調(diào)度周期為時(shí)間間隔Δt，設(shè)備將令牌輪流交給每個(gè)從設(shè)備（可以按設(shè)備號(hào)大小排序），從設(shè)備如果有數(shù)據(jù)包要發(fā)送，則返回一個(gè)正響應(yīng)，并發(fā)送所有數(shù)據(jù)包，然后將該令牌交還主設(shè)備，表明數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢；如果沒(méi)有數(shù)據(jù)包發(fā)送，則返回負(fù)響應(yīng)，主設(shè)備保持該令牌。當(dāng)令牌丟失時(shí)，根據(jù)調(diào)度周期設(shè)置一個(gè)超時(shí)，超過(guò)時(shí)間主設(shè)備重新生成一個(gè)令牌繼續(xù)發(fā)送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)號(hào)的從設(shè)備。

圖2 無(wú)線調(diào)度策略圖