VxWorks下基于緩沖隊列的網絡通信

1引言

現代監控系統的監控對象越來越復雜，越來越分散，信號采集終端呈現分布式趨勢。各個信號采集終端經常用小巧靈便、易于控制和性價比高的嵌入式系統構成相對獨立的數據采集系統，然后通過網絡將數據傳輸到上位機服務器進行統一分析處理 [1]。負責數據傳輸的網絡通信協議和軟件在整個監控系統中起著十分重要的作用，然而周圍環境的電磁干擾、上位機 CPU被占用等情況可能導致網絡阻塞、連接中斷等，如果軟件不能及時發現故障并做出相應的處理，將會直接影響到整個系統的穩定性，導致數據采集中斷，甚至使系統癱瘓。利用實時操作系統 VxWorks對多任務的良好支持，本文提出了一種基于緩沖隊列的網絡通信模式，并添加了網絡狀態監測功能，使系統能夠快速的對網絡斷線等故障做出響應，提高了網絡通信的穩定性和可靠性。

2 VxWorks及分布式數據采集系統介紹

VxWorks是美國風河( Wind River Systems)公司開發的一套具有微內核、可裁減的高性能實時操作系統，適用于當下所有流行的目標 CPU平臺，支持廣泛的網絡通信協議，為開發者提供了高效的實時多任務調度、終端管理、實時的系統資源及實時的任務間通信功能，是嵌入式領域中應用最多的實時操作系統之一[2]。VxWorks采用了與 4.4BSD TCP/IP兼容的實時網絡協議棧，使得網絡開發變得易于進行和方便移植。利用 VxWorks對多任務和Socket的良好支持，可以方便地實現網絡通訊。



圖1是我們開發的一個基于 TCP/IP協議的分布式監測系統的結構示意圖。該系統主要可分為三個層次結構：服務器、采樣節點、傳感器。傳感器負責采集信號，將物理信號轉換為電信號；采樣節點首先對信號進行預處理，然后通過 A/D芯片將信號轉換為數字信號，最后通過網絡傳送給服務器；服務器負責數據的接收、分析、存儲并顯示結果。服務器和采樣節點之間通過TCP/IP協議進行數據的傳輸與接收，網絡通訊程序的質量直接影響著整個系統的穩定性和可靠性。TCP/IP協議是目前廣泛采用的一組完整的網絡通信協議，可以用在各種各樣的信道和底層協議之上，是一組不基于任何特定硬件平臺而可實現異種機互聯的網絡通信協議，在網絡通信中被廣泛應用[3-4]。