两种基于总线结构的局域网通信协议的分析与实现

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当前,在面向控制的局域网内,总线网络已经成为一种常见的拓扑结构;其总线的介质访问方式却有多种。本文以两种比较典型的控制类局域网为例,围绕如何选择和实现总线介质访问协议展开讨论。 第一种为单层控制总线网,应用于铁路机务段内的远程监控项目。该项目要求对多个股道的高压隔离开关进行远程集中监控,以便现场操作人员能安全检修各股道的机车。设计中将开关操作过程分为身份验证、现场申请操作、远方监控端授权申请以及现场执行操作等步骤。为此,就必须保证现场的多个控制机与远程监控主机之间远程通信的可靠进行。项目中利用RS-485接口组成总线网,采用自定义的轮询方式控制总线的介质访问,经过反复调试,成功实现了多个从机与单台监控主机之间同时进行的实时通信。最后,文中就项目调试过程中出现的轮询定时和申请误授权等问题进行了讨论。 另一种则是较复杂的分层局域网——列车通信网。文中参考IEC组织1999年公布的“IEC 61375-1”标准协议,将整个列车网络分为连接各个车厢主机的上层列车总线网和连接单个车厢内负责控制、检测等子设备的下层车厢总线网,同时将传输的数据类型区分为实时的周期性过程数据和可延迟的偶发性消息数据。在本文中,车厢总线网采用自定义轮询协议:对列车总线网,则基于标准令牌总线协议Ieee802.4提出了一种简化的新令牌协议,其中令牌的初始化、传递和维护方式均与Ieee802.4有所不同,文中逐一作了阐述。通过实验室内搭建的485总线网,文中还编写演示程序对新协议的有效性和可靠性作了初步验证。并进一步考虑了列车网初运行对令牌初始化和维护的影响。最后,对如何实现上层、两层网络之间的数据交换以及如何进一步提高通信速率等问题,文中都提出了一些探讨性建议。
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