基于μC/OS-II的無線調度策略分析與實現

引言

在工業自動化中，設備信息的接收發送基本都是通過有線方式（串口，網口等）來進行傳遞，隨著無線通信技術的發展，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現場。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μC/OS-II來實現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送是基于ZIGBEE無線通信技術，ZIGBEE具有較強的網絡構建功能，支持星型，樹型，網狀拓撲結構。圖1所示為基于星型拓撲結構的無線調度平臺系統，調度系統包括一個調度設備和多個節點，調度設備負責微網的調度和數據包的轉發，該設備在系統中充當主設備；節點連接工業設備，在系統中充當從設備，在調度設備的調度下發送信息。基于ZIGBEE技術的星型網絡必須具備唯一主設備，從設備數量不超過253個，設備號（節點號）可從1 至254， 0和255做特殊用途。網絡中所有設備必須設置為相同的網絡號，目的是使所有設備處于同一網段，同時還要求每個設備號在該網段中必須是唯一的。

圖1：無線調度平臺系統圖

2 無線調度策略

2．1調度機制

星型網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送數據包。令牌調度機制中最關鍵的是對令牌的處理，在具體實現中由主設備（調度設備）產生并輪詢發送。主從設備的分工是通過設備聲明報文來區分，主設備獲取從設備的設備號和其他設備信息進行星型網絡的組建，在網絡中充當主設備；從設備獲取主設備的設備號和網絡號，加入網絡，并在網絡中充當調度對象，同時可以接收主設備發送的令牌，并在有信息需要轉發時，將該信息發往主設備。

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），從設備如果有數據包要發送，則返回一個正響應，并發送所有數據包，然后將該令牌交還主設備，表明數據包發送完畢；如果沒有數據包發送，則返回負響應，主設備保持該令牌。當令牌丟失時，根據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發送給下一個節點號的從設備。

圖2 無線調度策略圖