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现场总线中的令牌环技术

chenwh78  发表于 2008/10/29 12:06:59    精华  1509 查看 3 回复  [上一主题]  [下一主题]

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一般人认为,总线上的传输速率总是越快越好。这是问题的一个方面。另一个方面:两个站点交换数据,更讲究它的有效性。举个例子,CSMA/CD协议可以看作一个没有红绿灯的十字路口的车辆,谁都抢着过,结果乱作一堆,谁都过不去。这时通信速率再高,也是无效的。所以,在化工厂、核电站这种实时性要求很高的场合,就不适合于用用CAN总线。主/从访问是有序访问,不会发生碰撞。但是主从访问进程中,大约有一半的通信是无效的或低效的。就好像主站总在问从站“嗨!轮到你了,你有数据要发吗,没有我就叫别人了。”如果从站本来就知道该他发送了,他就很窝火“废话,我自己知道,用着你告诉我么。”这就是令牌环技术,前面一个从站发送完了,下一个有数据要发送的站,紧接着就发送。显然,令牌环访问方式是效率最高的。
  这里有一个实际项目,北京市的。一条长800米的总线上挂接了60个点(从站),要求主控站在10ms内对所有从站轮询一周。这种主控网结构用在很多场合,火灾报警系统,小区安防,智能大厦,学校等。也适合选用很多种已有的现场总线。关键是这个项目的系统实时性响应要求。
10ms!什么概念,一个继电器吸合的时间。WorldFIP协议20ms查询一个站点,60个站需要1秒钟以上;profibus逻辑环? CAN? LonWorks好像能实现令牌环,可是谁会用?光一套开发设备就100多万,这个项目总共也没有50万。标书写错了吧,世界级水平?不过只要想做,就没什么质疑的余地,要么别做,客户就是上帝。
请人吧,请工控网上的专家帮我们出出主意,找那月薪8万的高级工控人士来指导我们。不是没想过。
我们公司很小,与参加投标的所有公司在一起,怎么看都像是给人倒茶水的。但是最后,我们中标。没人能干,我们捡剩下的。
没什么可讨论的,要快,只有令牌环。如果令牌环都达不到的轮询响应速度,那技术问题根本不要讨论,放弃,回家。
令牌环什么概念?如果一个从站的响应帧占据总线的时间为300us(375K bps时),那么60个从站论询一周需要300 x 60 =18ms。用户说可以了,不需要再提高波特律了。
375K令牌环和10M profibus逻辑环,谁快?我说“我比 profibus 高效多了?”那是实验出来的。计算机专业的学生可能都知道,不用我在这卖关子。
逻辑令牌环是存储转发的,时间都花在CPU的参与(软件运行)上。其响应时间介于令牌环与主从访问之间。特别是当60个站中只有30个(假设)站有数据要发送时,协议轮询时间恒定不变。而相对于令牌环,轮询一周时间则响应减少,只需9ms。原因很简单,令牌环运行在介质访问层,是硬件在循环。而profibus 是逻辑环,运行在用户层,是靠软件(64K协议软件干什么的我也不知道)循环。
要实现令牌环,关键在于采用什么样的芯片。什么芯片在介质访问层上实现令牌环协议?谁说中国没有自己的现场总线,我就强这一点点就够了!别什么事还没做,先把自己打倒。至于逻辑环实验,我早做过了,没什么意思,用8051就能实现,如果再扩展一片16C50,就可以成帧循环。那自己制定什么协议都行。你的系统里又不打算采用国外设备(开放?第几个30年计划?)。
“我必须创建一个系统,否则我就会被纳入别人的系统,我不管……。我的工作是创造。”
“大学是培养设计师的,别把自己当作是培训班出来的。”
这是别人的话,不是我说的。
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  • chenwh78

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    chenwh78   发表于 2008/10/22 12:42:47

    [转帖]
    非常支持您的看法 !
      好久没看到对技术能一针血的话 !
      总线技术若分两大类 1.主动式 2.轮替式(查询式) 这二种谁忧谁列必须依当时环境来选择, 选择系统我们因依实际状况来看
      1. 预设频宽容量 ( 频宽容量的定义既是一条总线上有多少端点使用除以总线最大传输量 ) 是否满足所需 , 例如 10 个端点享用 10K总线频宽 那每个端点既拥有 1K 频宽容量.
      2. 端点程序处理时间是否能计时反应? 端点CPU可能小至4Bit 或大至 32Bit CPU 都有可能, 但问题是现实上您的端点要用哪款CPU ? CPU 选得慢势必将造成总线等待时间加长, 选得高档却又发现成本节节上升 怎么选择则必须依您当时需求.
      以上二个因素统结了二个系统的采用方向, 但依本公司十年来实战经验 主动式的选择后续问题较少, 轮替式的后续问题较多 二种原因我们如下比较:
      
      主动式 被动式
      1. 未来扩充量 高 低
      2. 总线等待时间 非常小 大
      3. 总线软件技术 高 低
      4. 传输准确性 可控制 100 %
      5. 主从角色扮演 容易 难
      6. 硬件成本 稍高 稍低
      7. CPU处理时间 短 长
      8. 对总线使用既时性 高 低
      备注 : 比较条件主动式是指既有总线仲裁功能 被动式是指标准轮替式.
      
      从上表使用者可以来厘清自己该使用哪技术.
      
      总线技术中还有一项总会让人分不清得是上层系统技术与物理层混淆 如PROFIBUS ; DeviceNet ; CANbus ; RS-485 …….. 至些名词与技术只有 CANbus 与 RS-485 是属于物理层的技术, 就像我们公司的 Lvnet 一样, PROFIBUS ; DeviceNet 是属于上层传输技术, 他们是可以互相搭配的, 就像人可以搭配不同的衣服跟裤子一样, 没人能说频果牌的牛仔裤不能搭配玛丽莎的高档上衣一样.
      
      技术领域中能摆上台面通过考验即认同的绝对有他站住脚的部分, 但也没能说新技术无法取的较优势的市场, 但有一点是我们搞研发必须注意的地方技术必须靠
      不断的实验
      不断的验证
      不断的失败 才成熟的 ………..
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    引用 chenwh78 2008/10/22 12:42:47 发表于2楼的内容

  • zxllwl

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    zxllwl   发表于 2008/10/29 12:06:59

    太精彩了,佩服!受益匪浅
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    引用 zxllwl 2008/10/29 12:06:59 发表于3楼的内容

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    nihaobb   发表于 2021/10/11 21:45:52

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    引用 nihaobb 2021/10/11 21:45:52 发表于4楼的内容

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