LonWorks总线实时通信协议的研究_

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1、LonWorks总线实时通信协议的研究摘要：从LonWorks总线的介质访问机制入手，木着冲突避免和冲突解决两个原则，论证了LonTalk协议在实时性方面存在的问题。对LonTalk协议的MAC仲裁机制进行了改进，提出了一种新的实时通信协议，解决了因较高优先级节点交替占用总线而使较低优先级节点长期得不到总线使用权的问题。实验结果农明，与原协议相比，新的实时通信协议在网络节点数人于10时，报文最大传送延迟时间减少了72.33%以上，网络冇效利用率提高了100%o新的实时通信协议在实时性、确定性等方面均优于原协议。关键词：LonWorks总线；实时性；LonTalk协议；MA

2、C机制中图分类号：TP393文献标识码：A国家标准学科分类代码：510.5030StudyontherealtimecommunicationprotocolofLonWorksbusZhangYuping,TongWeiming,LiChen(SchoolofElectricalEngineeringandAutomation,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract：Startingfi'omthemediaaccesscontrolmechanismoftheLonWorksbusandbased

3、ontheprincipleofcollisionavoidanceandcollisionresolution,theproblemofrealtimepropertyintheLonTalkprotocolisproved,andtheMACarbitrationmechanismofLonTalkprotocolisimproved・Anewrealtimecommunicationprotocolisproposed,whichresolvestheproblemthatlowprioritynodescannotobtainbusaccessauthorityo

4、veralongperiodoftime,becausethebusisoccupiedalternativelybyhighprioritynodes・Experimentsshowthatcomparedwiththepreviousprotocol,whenthenumberofnetworknodesaremorethan10,thenewrealtimecommunicationprotocolreducesthemaximumdelaytimeofmessagetransmissionatleastby72.33%andthenetworkutilizatio

5、nefficiencyisenhancedby100%.Thenewrealtimecommunicationprotocolissuperiortothepreviousprotocolinrealtimepropertyandconfirmation・Keywords：LonWorksbus;real-timeproperty;LonTalkprotocol;MACmechanism.亠须满足对现场控制的实时性耍求，要求信息在截止吋间内1引吞处理完。因此现场总线实时性的研究是FI前控制网络技术现场总线技术彻底改变了传统控制系统的体系结构，中一个重要的研究方向⑴。是一种

6、典型的实时分布式控制网络技术。现场总线为底层控制网络，它不同于普通数据网络的最人特点在于，它必收稿日期：2009-03ReceivedDate：2009-03总线，作为应用较为广泛的现场总线之一，已被广泛应用于楼宇控制系统、电力和工厂等领域⑵。冃前对于LonWorks总线实时性的研究己成为其理论研究的重更课题。文献⑶讨论了在纽建LonWorks网络时最常使用的儿个标准配置属性，论述了这些配置属性的优化值，但没有给出如何准确计算这些垠优值。文献［4］分别对LonWorks协议的软实时性和硬实时性进行分析，并给出了改进方案，使系统改进后重载时的吞吐率有了很大提高。但由于在硬实

7、时性改进方案中去掉了随机时隙，使得该协议失去了随机竞争方式介质访问控制(mediumaccessingcontrol,MAC)机制的优越性。木文从冲突避免和冲突解决的个方面入手，对LonWorks总线的通信协议LonTalk协议进行分析，提出一种新的通信协议，解决了由于较高优先级节点交替占用总线，而使较低优先级节点长期得不到总线使用权的问题。新通信协议的应用改善了LonWorks总线的实时性。通过实验对比了采用新通信协议与原通信协议，报文的最人传送延时。结果表明，在多节点控制系统中采用这一新的通信I办议，系统的实时性及网络有效