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控制、计算机、通信和网络技术的飞速发展,各种现场总线的广泛应用,在以太网成熟技术的带动下,以太现场总线技术成为现场总线技术的一个发展方向,基于以太网技术的网络控制应用而生,但是,由于以太网协议(CSMA/CD)本身的时延不确定性,给了网络控制带来了新的技术困难。因此,解决了以太网络传输时延的不确定是突破这项技术的关键。本文针对网络控制的实时性问题,主要就实时介质访问控制技术以及相关问题进行深入研究。
本文首先阐述了当前网络控制的发展和趋势,从网络协议方面分析了几种现场总线;接着对局域网的MAC协议进行了分析,研究了IEEE802.3标准:CSMA/CD,即以太网介质访问控制方法,从以太网网络负载与传输延时两个方面探讨了以太网的性能,得出以太网用于网络控制是可行的结论;然后深入分析了实时调度算法和算法的可调度性,对RM、DM和EDF三种经典调度算法进行详细分析和深入研究,并选择RM作为系统的实时调度算法,对网络调度进行了深入分析;利用当前成熟的以太网技术,考虑与现有以太网兼容的前提下,借助网络接口规范(NDIS)定义的操作系统网络传输模块的抽象环境,利用NDIS中间驱动程序实现实时介质访问控制方法。而实时介质访问控制技术的关键就是用NDIS中间驱动程序在协议驱动程序和NDIS小端口驱动程序(NIC)之间插入用户实时控制层,实现网络数据包的实时接收和转发;服务协议系统核心软件在Win2000+VC环境下进行编写,用DDK2000进行编译;在SoftICE环境下测试调试,得出SoftICE调试输出图;用载有服务协议的多台PC机联机实验,获得实时以太网与普通以太网比较图,同时用Debugview监视工具对PC机进行跟踪监视,得出数据转发输出图;最后用OPNET仿真工具进行仿真辅助验证,得出仿真实验的数据帧发送时延图。
文本研究的实时介质访问控制技术是新一代网络控制的技术困难,关键技术的突破使以太网技术灵活应用到网络控制上来。实现简单,容易移植到系统,具有很好的兼容性。实验分析结果表明,实时介质访问控制方法是可行的。