本站小編為你精心準備了實時協議數據通信應用論文參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1變量服務與協議

1.1過程數據鏈路層接口1）數據集上層協議通過LPI訪問通信存儲器中的過程數據，LPI提供鏈路層端口初始化，包括數據集的讀寫以及同步操作等功能的原語。LPI規定了數據集的訪問。在一個設備內，數據集由其數據集標識符（DS_Name）來識別。DS_Name由4位的通信存儲器標志（traffic_store_id）和12位的端口地址（port_address）組成。2）LPI原語及調用流程鏈路層上各個原語及其先后調用關系如圖2所示。由圖2可知，進行通信前，發送者側和用戶側需要對鏈路層進行初始化（lp_init）,然后調用原語ds_subscribe來預訂一個用于同步的數據集。接著者調用原語lp_put_dataset將數據集寫入相應的通信存儲器中，在進行此操作時，需要解析DS_Name。當數據集通過了物理層發送完成后，用戶通過調用原語lp_get_dataset將數據集從通信存儲器中取出。這樣就完成了數據集的發送和接收。最后雙方共同調用原語ds_desubscribe，從預定表中移去用于同步的數據集。

1.2過程變量應用層接口1）過程變量標識符在一個設備內，過程變量由其所在的數據集（DS_Name）和其在數據集中的位偏移量（Var_Offset）來標識[6]。通過總線傳送時，過程變量由邏輯地址和被傳送的數據集的位偏移量來識別。2）AVI原語應用變量接口AVI定義了變量提供給總線的服務。應用變量接口原語只訪問通信存儲器的端口，并沒有觸發總線的通信。在應用變量接口中，過程變量是單個訪問的，屬于數據集的一部分。為了提高傳輸效率，屬于同一個數據集的過程變量作為一個堅固的整體進行傳送和存儲。過程變量和其所在數據集的刷新定時器一起在一次不可分割的操作中獲取[7]。應用變量接口AVI原語分為3類：單個變量訪問，集合訪問，群集訪問。

2過程數據通信設計思路

2.1過程數據鏈路層的設計

2.1.1過程數據鏈路層數據結構設計在鏈路層傳輸的數據屬于數據集的一部分，數據集由其DS_Name來標識。

2.1.2過程數據鏈路層接口函數設計此函數用于實現過程數據模塊的初始化功能。首先，讀取配置文件建立相應的端口屬性表來建立初值。然后進行差錯判斷，分為通信存儲器標識和端口地址的判斷，如果超出了系統設定的最大值，那么初始化過程失敗。只有在以上條件為真的情況下，才初始化強制變量表和數據集預定表。2）過程“lp_put_dataset”此函數用于數據集的發送，從應用拷貝一個數據集到通信存儲器中的端口。首先，要對輸入參數的合法性進行檢查，主要是對通信存儲器和端口地址進行檢查，判斷是否在系統設定的范圍內。在完成參數檢查后，開始進行數據的發送，將數據拷入相應的端口中，同時，前一次的數據集將被覆蓋。3）過程“lp_get_dataset”此函數用于接收數據集，即從端口拷貝一個數據集和其刷新定時器到應用層。首先，要檢查輸入參數的合法性，分別是對通信存儲器標識和端口地址的值的判斷。然后，根據相應的端口屬性表，將端口中的數據集和刷新定時器拷貝到應用提供的內存中。

2.2過程變量應用層的設計

2.2.1過程變量應用層數據結構設計1）單個變量數據結構設計對于單個變量，利用結構體PV_NAME來描述一個變量，如下：2）集合變量數據結構集合變量使用結構體PV_SET來標識同一個數據集的一組變量，包括每個變量拷入（或拷出）的內存地址以及整個數據集的刷新定時器。3）群集變量數據結構群集結構體PV_Cluster標識一組PV_Set，由通信存儲器進行排序。

2.2.2過程數據應用層接口函數設計1）函數“ap_put_variable”此函數用于單個變量的發送，從應用內存地址空間拷貝一個單個過程變量及檢查變量到通信存儲器。首先，檢查PV_NAME參數的合法性，從PV_NAME中獲取數據集DS_NAME的信息，接著調用lp_get_dataset函數從相應的端口讀取數據集，然后根據PV_NAME中var_type類型，分7種情況進行數組元素個數和數據派生類型的計算，根據計算結果將過程變量和檢查變量拷貝到數據集中，變量上一次的值被覆蓋。在上述過程完成后，調用lp_put_dataset函數將數據集拷貝到宿端口中。2）函數“ap_get_variable”此函數用于單個變量的接收，從通信存儲器拷貝一個過程變量及檢查變量和刷新定時器到應用內存的地址空間。首先，要對PV_NAME進行參數檢查，然后根據PV_NAME獲取的端口信息，調用lp_get_dataset函數從相應的端口獲取數據集。接著就根據算法從數據集中獲取過程變量和檢查變量。3）函數“ap_put_set”此函數用于集合變量的發送，在一次不可分割的操作中，從應用內存地址空間拷貝集合變量到端口。首先，獲取PV_LIST中DS_NAME信息，根據相應的ts_id和port_address調用lp_get_dataset函數獲取數據集。接著，將變量寫進數據集中，在進行此操作前，先對PV_LIST進行參數的檢查。在檢查完成后，調用lp_put_dataset函數將數據集拷貝至相應的端口。4）函數“ap_get_set”此函數用于集合變量的接收，在一次不可分割的操作中，從端口拷貝屬于同一個集合中的過程變量到應用內存地址空間。首先，對PV_LIST進行參數的檢查，檢查通過后，根據PV_LIST中DS_NAME的信息，調用lp_get_dataset函數獲取數據集，然后根據算法將數據集中的變量進行提取，實現群集變量接收的功能。5）函數“ap_put_cluster”此函數用于群集變量的發送，從應用拷貝一個變量群集到通信存儲器中，屬于同一個PV_SET的變量一起拷貝。其實現的過程和函數ap_put_set相同，只是在參數檢查上改為對PV_SET的檢查。6）函數“ap_get_cluster”此函數用于群集變量的接收，從通信存儲器拷貝過程變量的一個群集到本地用戶實體。其實現的過程和函數ap_get_set基本相同，不同點在于參數檢查是對PV_SET的檢查。

3過程數據實時協議通信測試驗證

3.1測試驗證平臺由于變量服務對于MVB和WTB通信存儲器的訪問原理和實現過程相同，因此測試基于MVB設備間的過程數據通信來驗證鏈路層和應用層接口功能[8]。本測試連接以D113為核心的MVB主設備、UIC網關A、B兩組的MVB通信板以及MVB協議分析設備，組成擁有一主、三從的MVB通信網絡，如圖3所示，連接無誤后各套設備上電準備，UIC網關的兩組從設備分別與電腦主機通過以太網相連，MVB協議分析設備通過USB與電腦主機相連。

3.2過程數據鏈路層測試及驗證首先啟動D113MVB板卡的PC104核心模塊進入winxp系統，啟動UIC網關MVB板下位機VxWorks系統。然后啟動上位機Tornado集成開發環境，運行FTP服務器程序Tftpd32，建立連接后，下載MVB實時協議棧代碼。接著就開始進行端口配置，在測試中，配置0x001，0x002，0x005為源端口，接收來自D113MVB板卡發出的數據，3個端口功能碼分別為0，1，4，接收字節數為2，4，32，配置0x008，0x009，0x00a為宿端口，向D113MVB板發送數據，功能碼為2，接收的字節數為8，測試結果如圖4，圖5所示。鏈路層接口向上層應用提供數據集的讀寫操作，對于應用是不可見的，因此，為了測試的可視性，在上層應用中設計了兩個函數ap_get_dataset和ap_put_dataset，這兩個函數調用了鏈路層lp_put_dataset和lp_get_dataset這兩個收發數據集的函數，測試時能實時反應出收發數據的情況。通過以上兩個結果圖可以看出，D113板卡和UIC網關的MVB板卡能準確地互相接收和發送數據，驗證了過程數據鏈路層能正常的進行數據通信，功能得以實現。

3.3過程數據應用層測試及驗證應用層的測試針對集合和群集變量的收發進行了試驗。在進行集合變量測試時，配置主設備端口0x004為源端口，功能碼為4，從設備配置相應的宿端口。群集變量測試配置0x003端口，數據0x10和0xAA在數組1中，0xA1A2在數組2中，兩個數組整合成一個變量集合發送。測試結果如圖6~8所示。根據圖6~8，集合變量和群集變量能準確的收發和接收，驗證了實時協議變量應用層接口能正常使用，功能得以驗證。

4結束語

實時協議棧是列車通信網絡的重要組成部分。本文在對IEC-61375-1協議標準進行研究后，深入分析了列車通信網絡實時協議服務的核心概念，在此基礎上，對過程數據鏈路層和變量應用層進行設計，包括數據結構和接口函數的實現方案，搭建了1主3從的MVB通信網絡測試平臺，對設計的方案進行驗證，通過鏈路層的數據收發和應用層的變量測試，測試結果符合標準的要求，證實了方案的可行性。

作者：陳野翔王立德聶曉波嚴翔單位：北京交通大學電氣工程學院