LonWorks总线实时通信协议的研究[J]

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1、LonWorks总线实时通信协议的研究张玉萍，佟为明，李辰(哈尔滨工业人学电气工程与自动化学院哈尔滨150001)摘要：从LonWorks总线的介质访问机制入手，本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。対LonTalk协议的MAC仲裁机制进行了改进，提岀了一种新的实时通佶协议，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。实验结果表明，与原协议相比，新的实时通信协议在网络节点数人于10时，报文最人传送延迟时间减少了72.33%以上，网络冇效利用率

2、提高了100%。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；MAC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,Har

3、bin150001,China)Abstract：StartingfromthemediaaccesscontrolmechanismoftheLonWorksbusandbasedontheprincipleofcollisionavoidanceandcollisionresolution,theproblemofrealtimepropertyintheLonTalkprotocolisproved,andtheMACarbitrationmechanismofLonTalkprotocolisimproved.

4、Anewrealtimecommunicationprotocolisproposed,whichresolvestheproblemthatlowprioritynodescannotobtainbusaccessauthorityoveralongperiodoftime,becausethebusisoccupiedalternativelybyhighprioritynodes.Experimentsshowthatcomparedwiththepreviousprotocol,whenthenumberofn

5、etworknodesaremorethan10,thenewrealtimecommunicationprotocolreducesthemaximumdelaytimeofmessagetransmissionatleastby72.33%andthenetworkutilizationefficiencyisenhancedby100%.Thenewrealtimecommunicationprotocolissuperiortothepreviousprotocolinrealtimepropertyandco

6、nfirmation.Keywords：LonWorksbus;real-timeproperty;LonTalkprotocol;MACmechanism1引言现场总线技术彻底改变了传统控制系统的体系结构,是一种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大特点在于，它必须满足对现场控制的实时性要求，要求信息在截止时间内处理完。因此现场总线实时性的研究是目前控制网络技术中一个重耍的研究方向山。局部操作网络(localoperatingnetwork,LonWorks)总线，作为应用较

7、为广泛的现场总线z—,己被广泛应用于楼宇控制系统、电力和工厂等领域目前对于LonWorks总线实时性的研究已成为其理论研究的重要课题。文献⑶讨论了在组建LonWorks网络时故帘使用的几个标准配逬属性，论述了这些配逬属性的优化值，但没有给出如何准确计算这些最优值。文献［4］分别对LonWorks协议的软实时性和硬实时性进行分析，并给岀了改进方案，使系统改进后重载时的吞吐率有了很大提高。但由于右侦实时性改进方案中去抻了随机时隙，使得该协议失去了随机竟争方式介质访问控制(mediumaccessingcontrol,MAC

8、)机制的优越性。本文从冲突避免和冲突解决两个方面入手，对(1)(ran优先级低的一个报文的最大发送净延时为T艦,'Mock=z（%T）+隘+弘则冇：（4）LonWorks总线的通信I办议LonTalkI办议进行分析，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