基于μC/OS-II的無線調(diào)度策略分析與實現(xiàn)

引言

在工業(yè)自動化中，設(shè)備信息的接收發(fā)送基本都是通過有線方式（串口，網(wǎng)口等）來進行傳遞，隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，信息通過無線方式傳遞應(yīng)用逐漸廣泛，特別是在有線布線困難或條件惡劣的特殊工業(yè)現(xiàn)場。本文介紹了基于無線技術(shù)的通信平臺，引入嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II來實現(xiàn)對多個設(shè)備的無線調(diào)度。

1 無線調(diào)度平臺

無線調(diào)度平臺信息接收發(fā)送是基于ZIGBEE無線通信技術(shù)，ZIGBEE具有較強的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建功能，支持星型，樹型，網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1所示為基于星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線調(diào)度平臺系統(tǒng)，調(diào)度系統(tǒng)包括一個調(diào)度設(shè)備和多個節(jié)點，調(diào)度設(shè)備負(fù)責(zé)微網(wǎng)的調(diào)度和數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，該設(shè)備在系統(tǒng)中充當(dāng)主設(shè)備；節(jié)點連接工業(yè)設(shè)備，在系統(tǒng)中充當(dāng)從設(shè)備，在調(diào)度設(shè)備的調(diào)度下發(fā)送信息?；赯IGBEE技術(shù)的星型網(wǎng)絡(luò)必須具備唯一主設(shè)備，從設(shè)備數(shù)量不超過253個，設(shè)備號（節(jié)點號）可從1 至254， 0和255做特殊用途。網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備必須設(shè)置為相同的網(wǎng)絡(luò)號，目的是使所有設(shè)備處于同一網(wǎng)段，同時還要求每個設(shè)備號在該網(wǎng)段中必須是唯一的。

圖1：無線調(diào)度平臺系統(tǒng)圖

2 無線調(diào)度策略

2．1調(diào)度機制

星型網(wǎng)絡(luò)的無線調(diào)度平臺使用令牌機制，獲取到令牌的設(shè)備才可以發(fā)送數(shù)據(jù)包。令牌調(diào)度機制中最關(guān)鍵的是對令牌的處理，在具體實現(xiàn)中由主設(shè)備（調(diào)度設(shè)備）產(chǎn)生并輪詢發(fā)送。主從設(shè)備的分工是通過設(shè)備聲明報文來區(qū)分，主設(shè)備獲取從設(shè)備的設(shè)備號和其他設(shè)備信息進行星型網(wǎng)絡(luò)的組建，在網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)主設(shè)備；從設(shè)備獲取主設(shè)備的設(shè)備號和網(wǎng)絡(luò)號，加入網(wǎng)絡(luò)，并在網(wǎng)絡(luò)中充當(dāng)調(diào)度對象，同時可以接收主設(shè)備發(fā)送的令牌，并在有信息需要轉(zhuǎn)發(fā)時，將該信息發(fā)往主設(shè)備。

圖2所示為無線調(diào)度策略圖，調(diào)度周期為時間間隔Δt，設(shè)備將令牌輪流交給每個從設(shè)備（可以按設(shè)備號大小排序），從設(shè)備如果有數(shù)據(jù)包要發(fā)送，則返回一個正響應(yīng)，并發(fā)送所有數(shù)據(jù)包，然后將該令牌交還主設(shè)備，表明數(shù)據(jù)包發(fā)送完畢；如果沒有數(shù)據(jù)包發(fā)送，則返回負(fù)響應(yīng)，主設(shè)備保持該令牌。當(dāng)令牌丟失時，根據(jù)調(diào)度周期設(shè)置一個超時，超過時間主設(shè)備重新生成一個令牌繼續(xù)發(fā)送給下一個節(jié)點號的從設(shè)備。

圖2 無線調(diào)度策略圖