來源：單片機及嵌入式系統應用  作者： 王 健 趙 彬 李 楓

摘要：在嵌入式系統與VxWorks實時操作系統應用愈加廣泛的背景下，結合嵌入式系統對于各類實時通信方式的不同需要，提出基于控制應用的復合通信模式；以Radstone公司的PPCx系列單板機為例，給出實現方法，并對數據通信的產時性與安全性作了研究。片對于各類嵌入式操作系統的數據測驗具有很大的參考價值。

關鍵詞：VxWorks 嵌入式系統 實時性 數據通信

引言

隨著信息技術的不斷發展和更新，嵌入式操作系統以其速率高、穩定、可配置內核的優勢正得到越來越廣泛的應用，包括醫學、圖像處理、軍事、工業控制、電信等許多領域。嵌入式系統必須采用特殊有效的實時操作系統，VxWorks正是一個具有高性能的實時操作系統，成為嵌入式系統操作內核的最佳選擇之一。隨著嵌入式系統在網絡當中的應用不斷加強，具有多種數據通道的復合通信模式顯得列為必要。本文根據基于VxWorks的嵌入式系統對于數據通信的不同要求，提出一個嵌入式系統復合通信模型，研究幾種具有代表性的數據通信方式，并論述在VxWorks下的實現方法及其一些關鍵技術。

1 嵌入式系統復合通信模型的設計

嵌入式系統在控制領域應用十分廣泛，例如在工業控制當中常常利用嵌入式系統作為中央控制機，完成信息采集、分系統監管、系統決策等等重要功能。硬件往往離不開軟件的支持。VxWorks操作系統是目前功能最全的、獨立于處理器的嵌入式實時操作系統之一。考慮如何基于VxWorks實現嵌入式系統的復合通信方式是有意義的。由于此時嵌放式系統已經不再是孤立系統，而是處于某種拓撲網絡結構當中，因此，有必采取復合通信模式以適應系統擴展、集中控制和遠程信息傳輸的需要。控制機應當具備優良的系統總線、可靠的控制網絡、高速傳輸通道接口以及遠程數據管道。綜合以上考慮，圖1給出了一個控制機的復合通信模型。

控制機本身采用VME總線標準，可以嵌入多塊單板機，具有良好的系統擴展性。為了適應不同的通信要求，外圍有三種通信接口。其中光纖通信傳輸速率很高，適合作為大流量數據通道，例如信號處理機數據傳輸管道。串口通信設備簡單、成本較低，傳輸速率適中且安全性高，可以作為遠程數據通道。以太網則由于其極佳的增容性、穩定性，適合于局域網絡控制體系。

2 復合通信模式特點分析

為了對以上復合通信模型加以說明，下面對片幾種通信模式的特點進行分析。

（1）總線標準

目前常用的總線標準有多種，基中VME總線支持多處理器系統，最多可以容納21塊插件。地址總線32位，數據總線32位，數據傳輸速率可以達到80Mb/s。VME總線能處理7級中斷，具備高速的實時響應能力。VME總線采用主-從結構，主功能模塊傳輸數據之間必須先使用中央仲裁器，也稱為系統控制器，具有總線仲裁功能。VME數據傳輸總線是高速異步并行的，模塊間數據傳輸是通過連鎖的握手信號實現的。具有高可靠性，同時其模板結構具有良好的抗震性，適應較為惡劣的工作環境[1]。

（2）控制網絡

控制網絡一般采用局域網。由于TCP/IP協議是一個標準的企業網絡協議，是比較完善的、公認的最有效的互聯協議，因此目前流行的操作系統都支持TCP/IP協議，TCP/IP協議還是個穩定的、對稱的、支持交叉平臺的Client/Server方式的結構，并為應用程序提供了標準接口，對于集中控制的嵌入式系統采用基于TCP/IP的網絡通信無疑是方便而且有效的。

（3）高速數據接口

目前來看，光纖通道作為高速數據通信是最為有利的。它是一種利用光纖（苦口婆心銅纜）作為物理鏈路的高性能串行數據接口，支持SCSI、IP等上層數據傳輸協議，具有可靠性高、速度快和傳輸距離的特點，可用來連接大型機、服務器和存儲設備以實現高速大容量的信息傳輸。對于分離的嵌入式硬件系統而言，采用光纖通道作為高速I/O數據接口無疑是一種很好的選擇。

（4）遠程數據通道

由于控制機的遠程數據傳輸需要較高的安全性，同時一般只需單路傳輸，如果使用光纖電纜顯示成本高而且不需要那么高傳輸的帶寬，因此可以考慮使用串行口通信。串行口在嵌入式系統當中是一類重要的數據通信接口。由于RS-422標準串行口通信采用了雙線傳輸，大大增加了抗共模干擾的能力，最大數據傳輸速度可以達到10Mb/s，這對于遠程數據交換具有極大的優勢，因