基于VxWorks的微機保護裝置網絡通信設計

摘要：針對微機保護系統對采樣數據傳輸的實時性需要，給出了一種基于VxWorks嵌入式實時操作系統的微機保護系統網絡通信實現方案。該方案利用VxWorks的靈活通信機制，并通過建立基于雙緩沖消息隊列的客戶端／服務器通信模型來提高系統的實時性和可靠性。
關鍵詞：VxWorks；微機保護；網絡通信；客戶端／服務器

0 引言
隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對網絡進程間通信的性能要求也越來越高，傳統的網絡通信方式已經不能滿足需要。目前，越來越多的嵌入式設備都可以通過各種形式接入到網絡，以實現與網絡上其他各類型的主機互聯。這在很大程度上得益于TCP／IP協議在嵌入式領域中的應用。本文選用VxWorks實時操作系統，并利用VxWorks對TCP／IP協議、多任務以及BSD Socket的良好支持，給出了一種可方便地實現網絡通信的方法。

1 VxWorks網絡協議
VxWorks通常使用以太網作為最底層傳輸媒介。而在傳輸媒介的上一層，VxWorks則用TCP／IP協議來用于VxWorks進程與其它主機環(huán)境進程之間的傳輸數據。用戶程序需要的就是在TCP／IP層之上進行通信。因此，利用VxWorks對多任務和Socket的良好支持，可以方便的實現網絡通信。
TCP／IP是VxWorks提供的網絡間進程通信的主要機制，它主要包括三個協議：Internet協議、IP協議和傳輸層協議。其中Internet協議是處于TCP和UDP之上的一組協議專門開發(fā)的應用程序，包括telnet、文件傳輸協議(FTP)等。IP層也稱網絡層，它包括Internet協議(IP)、網際控制報文協議(ICMP)和地址識別協議(ARP)；其中IP協議是TCP／IP協議族的基礎，該協議被設計成互聯分組交換通信網，現已形成了一個網際通信環(huán)境，它負責在源主機和目的地主機之間傳輸來自其較高層軟件的(稱為數據報文的)數據塊，它在源和目的地之間可提供非連接型傳遞服務；而傳輸層協議包括傳輸控制協議，主要有面向連接的TCP和無連接數據報UDP兩種協議。
VxWorks網絡協議是一個基于開放系統的互連(OSI)模型，而且系統為了向高層協議層提供一個統一的、規(guī)范的、方便協議移植的網絡接口，在高層IP層之下添加了一個MUX層，由MUX層負責與網絡底層驅動的交互。這樣做可以使用戶在設計協議中不必關心網絡底層的數據傳遞，而在設計網絡驅動程序時也不必關心協議棧的結構，因而大大方便了對其進行的開發(fā)。VxWorks網絡協議的結構如圖1所示。