工業(yè)以太網(wǎng)周期信息實(shí)時(shí)調(diào)度算法及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、工業(yè)以太網(wǎng)是將以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)，根據(jù)工業(yè)控制需求改進(jìn)后產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)。它具有通信速率高、通信協(xié)議簡(jiǎn)單、開放性良好、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)為有效構(gòu)建一體化的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)提供了方便。但是以太網(wǎng)固有的通信調(diào)度方式--帶有沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問機(jī)制(CSMA/CD)，是一種非確定性的通信調(diào)度方式，它導(dǎo)致的通信延遲不確定性是制約工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用于小平均等待延遲和高調(diào)度成功率要求的瓶頸。因此需要研究在以太網(wǎng)為底層物理網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)增

2、強(qiáng)技術(shù)。 當(dāng)前實(shí)時(shí)增強(qiáng)技術(shù)面臨的要解決的主要問題是：(1)帶寬利用率低；(2)無法預(yù)測(cè)信息調(diào)度的成功性：(3)不能支持動(dòng)態(tài)變化的周期信息。本文針對(duì)問題(1)和(2)，研究針對(duì)工業(yè)以太網(wǎng)的一類周期信息，如何降低平均等待延遲和提高調(diào)度成功率問題。本文算法的基本思想是從制定實(shí)時(shí)調(diào)度表入手，利用單調(diào)速率(Rate Monotonic，RM)算法和給出的可調(diào)度性判定規(guī)則，制訂實(shí)時(shí)調(diào)度表。從而實(shí)現(xiàn)小平均等待延遲和高調(diào)度成功率的實(shí)時(shí)調(diào)度算法，

3、簡(jiǎn)稱為工業(yè)以太網(wǎng)周期信息實(shí)時(shí)調(diào)度(Industrial EthernetPeriodic Message Real-time Scheduling，IEPMRS)算法，并用以取代原來的時(shí)分多路訪問(Time Division Multiple Access，TDMA)策略并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究，本文算法應(yīng)用范圍局限于周期信息調(diào)度，主要研究工作如下： (1)給出一種工業(yè)以太網(wǎng)周期信息實(shí)時(shí)調(diào)度(Industrial Ethernet

4、Periodic MessageReal-time Scheduling，IEPMRS)算法。IEPMRS算法包含三個(gè)步驟：①建立待調(diào)度信息集合；②可調(diào)度性雙判定，包括搶占式判定和非搶占式判定；③建立非搶占和非阻塞條件下的實(shí)時(shí)調(diào)度表。 (2)對(duì)提出的IEPMRS算法進(jìn)行了代碼實(shí)現(xiàn)，對(duì)此調(diào)度模塊用到的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、函數(shù)功能、出入口參數(shù)、函數(shù)流程圖給出了描述。 (3)在大連理工大學(xué)計(jì)算機(jī)控制研究所構(gòu)建的工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)性測(cè)試平