嵌(qian)入(ru)式(shi)控(kong)製(zhi)器(qi)部(bu)盡(jin)管(guan)任(ren)何(he)一(yi)種(zhong)帶(dai)有(you)網(wang)絡(luo)接(jie)口(kou)的(de)微(wei)處(chu)理(li)器(qi),都(dou)能(neng)被(bei)證(zheng)明(ming)可(ke)歸(gui)入(ru)網(wang)絡(luo)處(chu)理(li)器(qi)的(de)範(fan)疇(chou),但(dan)任(ren)何(he)一(yi)種(zhong)成(cheng)熟(shu)的(de)處(chu)理(li)器(qi)都(dou)應(ying)能(neng)支(zhi)持(chi)一(yi)些(xie)被(bei)廣(guang)泛(fan)采(cai)用(yong)的(de)通(tong)信(xin)總(zong)線(xian),如(ru)以(yi)太(tai)網(wang)或(huo)CAN(控製區域網)等。 而在選擇一種合適的網絡總線來進行支持的時候,設計者可能會提出幾個問題:CAN和(he)以(yi)太(tai)網(wang)還(hai)會(hui)繼(ji)續(xu)被(bei)廣(guang)泛(fan)采(cai)用(yong)嗎(ma)?如(ru)果(guo)是(shi),那(na)它(ta)們(men)又(you)將(jiang)如(ru)何(he)共(gong)存(cun)?最(zui)後(hou),對(dui)總(zong)線(xian)的(de)選(xuan)擇(ze)又(you)將(jiang)如(ru)何(he)影(ying)響(xiang)網(wang)絡(luo)處(chu)理(li)器(qi)的(de)設(she)計(ji)呢(ne)?我(wo)們(men)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)比(bi)較(jiao)幾(ji)種(zhong)總(zong)線(xian)的(de)技(ji)術(shu)特(te)點(dian)以(yi)及(ji)研(yan)究(jiu)它(ta)們(men)在(zai)市(shi)場(chang)上(shang)的(de)拓(tuo)展(zhan)情(qing)況(kuang)來(lai)回(hui)答(da)這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)。 CAN協議是基於消息而不是基於地址這一事實有以下幾個方麵的優勢:首先,這種方法支持模塊化電子技術的使用,即發送控製器並不需要知道接收器,反之亦然;其次,更易於進行維護與升級;第三,可使多個節點接收來自同一來源上的消息。例如,可簡單地將幾個控製器所需的測量值廣播到網上,從而使帶寬使用量最少。CAN協議的另一個帶寬節省特性稱為"遠程發送請求",它允許一個節點向其他節點請求發送信息,例如,這能在執行故障診斷套裝(程序)時使用。因此,隻要實際上需要,即可從其他非關鍵節點上請求狀態信息,而這比讓所有監視點定期發送狀態要好。 CAN總線的另一特性被稱為"故障界定",此特性能在故障發生時避免整條生產線停機,比如室溫傳感器等。CAN節點能進行自我診斷,並能根據故障的嚴重程度(亦即是永久性故障還是臨時性故障等)而轉換為3種(zhong)模(mo)式(shi)之(zhi)一(yi),其(qi)中(zhong)包(bao)括(kuo)完(wan)全(quan)停(ting)機(ji)。此(ci)特(te)性(xing)可(ke)避(bi)免(mian)故(gu)障(zhang)節(jie)點(dian)不(bu)斷(duan)地(di)發(fa)出(chu)故(gu)障(zhang)信(xin)號(hao)以(yi)及(ji)中(zhong)斷(duan)通(tong)信(xin)。以(yi)太(tai)網(wang)的(de)最(zui)大(da)優(you)勢(shi)在(zai)於(yu)容(rong)易(yi)通(tong)過(guo)互(hu)聯(lian)網(wang)從(cong)世(shi)界(jie)另(ling)一(yi)端(duan)的(de)本(ben)地(di)PC或工作站來訪問網絡處理器中的TCP/IP協議棧。如果擁有足夠的處理能力、軟件及隨即存取存儲器(RAM)等,聯網處理器實際上可作為一台Web服務器來使用。此外,更長的片段長度以及更高的帶寬,在物理上可實現信息攜載能力更強、更大的網絡,以及使用低成本網卡等。Microsoft Windows TCP/IP套接字使接口軟件的開發變得更容易、更快捷及更便宜。 以太網的CSMA/CD(載波偵聽多路訪問/衝突檢測)仲(zhong)裁(cai)方(fang)案(an)並(bing)非(fei)一(yi)種(zhong)非(fei)破(po)壞(huai)性(xing)優(you)先(xian)級(ji)仲(zhong)裁(cai)方(fang)案(an),它(ta)並(bing)不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)消(xiao)息(xi)等(deng)待(dai)時(shi)間(jian)或(huo)確(que)定(ding)性(xing)行(xing)為(wei)。但(dan)在(zai)許(xu)多(duo)網(wang)絡(luo)環(huan)境(jing)中(zhong),實(shi)時(shi)響(xiang)應(ying)並(bing)不(bu)重(zhong)要(yao),並(bing)且(qie)存(cun)在(zai)許(xu)多(duo)提(ti)高(gao)以(yi)太(tai)網(wang)性(xing)能(neng)的(de)途(tu)徑(jing),譬(pi)如(ru)使(shi)用(yong)智(zhi)能(neng)交(jiao)換(huan)機(ji)來(lai)隻(zhi)轉(zhuan)發(fa)那(na)些(xie)發(fa)往(wang)與(yu)交(jiao)換(huan)機(ji)相(xiang)連(lian)的(de)節(jie)點(dian)的(de)幀(zhen)等(deng)。這(zhe)些(xie)性(xing)能(neng)的(de)提(ti)高(gao),再(zai)加(jia)上(shang)采(cai)用(yong)更(geng)高(gao)的(de)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)速(su)率(lv),將(jiang)有(you)效(xiao)地(di)減(jian)少(shao)帶(dai)寬(kuan)使(shi)用(yong)率(lv)以(yi)及(ji)發(fa)生(sheng)衝(chong)突(tu)的(de)機(ji)會(hui)。而(er)在(zai)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)方(fang)麵(mian),當(dang)用(yong)於(yu)工(gong)廠(chang)高(gao)能(neng)設(she)備(bei)(比如電焊機等)中(zhong)時(shi),標(biao)準(zhun)以(yi)太(tai)網(wang)也(ye)並(bing)不(bu)能(neng)免(mian)於(yu)受(shou)幹(gan)擾(rao),而(er)且(qie)它(ta)所(suo)采(cai)用(yong)的(de)接(jie)頭(tou)對(dui)於(yu)辦(ban)公(gong)室(shi)使(shi)用(yong)來(lai)說(shuo)也(ye)顯(xian)得(de)並(bing)那(na)麼(me)結(jie)實(shi)。然(ran)而(er)成(cheng)本(ben)正(zheng)在(zai)不(bu)斷(duan)下(xia)降(jiang)的(de)光(guang)纖(xian)則(ze)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)種(zhong)傑(jie)出(chu)的(de)解(jie)決(jue)方(fang)案(an),而(er)且(qie)還(hai)可(ke)使(shi)用(yong)強(qiang)度(du)及(ji)耐(nai)用(yong)性(xing)都(dou)加(jia)強(qiang)了(le)的(de)RJ-45接頭。 權衡選項 現在,讓我們回到最初的問題上: 兩liang種zhong總zong線xian是shi否fou將jiang被bei繼ji續xu廣guang泛fan使shi用yong,如ru果guo是shi,那na它ta們men又you將jiang如ru何he共gong存cun?將jiang以yi太tai網wang用yong作zuo現xian場chang總zong線xian的de一yi個ge最zui初chu障zhang礙ai是shi成cheng本ben,但dan在zai過guo去qu幾ji年nian中zhong,以yi太tai網wang控kong製zhi器qi與yuCPU、NVM、RAM及外圍設備的集成已極大地降低了係統成本。 今(jin)天(tian),由(you)於(yu)存(cun)在(zai)各(ge)種(zhong)不(bu)同(tong)的(de)處(chu)理(li)要(yao)求(qiu),因(yin)此(ci)一(yi)般(ban)並(bing)不(bu)進(jin)行(xing)以(yi)太(tai)網(wang)物(wu)理(li)接(jie)口(kou)的(de)集(ji)成(cheng),但(dan)隨(sui)著(zhe)銷(xiao)售(shou)的(de)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia),其(qi)價(jia)格(ge)已(yi)經(jing)大(da)為(wei)降(jiang)低(di)。成(cheng)本(ben)門(men)檻(kan)的(de)降(jiang)低(di),再(zai)加(jia)上(shang)一(yi)些(xie)可(ke)用(yong)的(de)協(xie)議(yi),如(ru)BACnet及 Ethernet/IP等,使得支持以太網的網絡處理器的市場空間不斷增大。 CAN將繼續取得成功的原因有幾點:首先,它隻需要大約三分之一的以太網矽器件;其次,它隻需要容量較小的CPU;第三,其物理接口設備也更為便宜。 許多對成本敏感的設備,如閥門等,其實並不需要有額外的帶寬或者甚至不需要互聯網連接。但CAN在實時處理及降噪方麵的優勢仍相當明顯。 兩種總線又將如何共存?毫無疑問,許多網絡將繼續采用CAN或(huo)者(zhe)以(yi)太(tai)網(wang),但(dan)不(bu)是(shi)兩(liang)者(zhe)都(dou)使(shi)用(yong)。如(ru)果(guo)一(yi)種(zhong)總(zong)線(xian)可(ke)滿(man)足(zu)所(suo)有(you)所(suo)需(xu)的(de)網(wang)絡(luo)特(te)性(xing),則(ze)又(you)有(you)什(shen)麼(me)必(bi)要(yao)去(qu)改(gai)變(bian)現(xian)狀(zhuang)呢(ne)?更(geng)令(ling)人(ren)興(xing)奮(fen)的(de)是(shi),目(mu)前(qian)正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)一(yi)種(zhong)可(ke)將(jiang)以(yi)太(tai)網(wang)的(de)連(lian)通(tong)性(xing)及(ji)帶(dai)寬(kuan)與(yu)CAN的低成本及行為確定性結合在一起的混合網絡。 兩種總線又將如何影響網絡處理器的設計呢?擁有8/16位CPU的小型廉價CAN處理器,將繼續成為簡單及聯網設備的首選,特別是在商用方麵。但擁有以太網控製器且集成度更高的網絡處理器,隻是給CAN接口增加很少的額外成本,卻能使其同時具有以太網及CAN的功能,或者成為這兩種總線之間的橋梁。Motorola的MCF5282即是一種這樣的設備(見框圖)。
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