基于μC/OS-II的無線調度策略分析與實現(xiàn)

引言

在工業(yè)自動化中，設備信息的接收發(fā)送基本都是通過有線方式（串口，網(wǎng)口等）來進行傳遞，隨著無線通信技術的發(fā)展，信息通過無線方式傳遞應用逐漸廣泛，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)對多個設備的無線調度。

1 無線調度平臺

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

圖1：無線調度平臺系統(tǒng)圖

2 無線調度策略

2．1調度機制

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

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

圖2 無線調度策略圖