基于VxWorks的微機保護裝置網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計
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2 基于雙緩沖隊列的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計
網(wǎng)絡(luò)通信的基石是套接字，一個套接字是通信的一端，在這一端上可以找到與其對應的一個名字。一個正在被使用的套接字都有它的類型和其相關(guān)的任務(wù)，VxWorks可以實現(xiàn)與BSD4．4TCP／IP兼容的Socket編程接口。由于面向連接的服務(wù)器使用的傳輸層協(xié)議可保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性和順序性，因此，本文的系統(tǒng)端采用基于流Socket的客戶機／服務(wù)器(Client／Server)編程模式，其程序可以分為客戶端程序和服務(wù)端程序。其通信模型如圖2所示。
2．1 客戶端程序設(shè)計
所謂客戶端服務(wù)程序，就是主要用來發(fā)出服務(wù)請求的程序。客戶端程序設(shè)計要知道服務(wù)端的地址、服務(wù)所提供的端口號及服務(wù)使用的傳輸層協(xié)議(TCP協(xié)議)。在客戶／服務(wù)器模式中，客戶端程序可以通過兩種形式找到服務(wù)器：一是通過指定服務(wù)器的IP地址和端口號來找到服務(wù)端；二是通過廣播的形式來來尋找服務(wù)器。本系統(tǒng)的客戶端程序應用第一種形式來尋找服務(wù)器。知道了服務(wù)端的位置后，客戶端任務(wù)就可以打開一個套接字，然后通過連接服務(wù)器來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
面向連接的TCP客戶端編程結(jié)構(gòu)分為部分：一是以TCP連接服務(wù)器，TCP協(xié)議是一種可保證傳輸可靠，且能保護順序的傳輸層協(xié)議。在連接服務(wù)器之前，先要申請一個SOCK_STREAM類型的套接字，該套接字的通信域應制定為PF_INET類型；二是使用TCP與服務(wù)器通信，因為TCP是面向連接的協(xié)議，在連接建立以后，它可以通過send、recv等調(diào)用來進行通信，就像管道一樣；三是關(guān)閉TCP連接，即在客戶端程序結(jié)束，或使用完一個套接字后，可以使用close來關(guān)閉一個套接字。
2．2 服務(wù)端程序設(shè)計
在服務(wù)端程序設(shè)計中，可以根據(jù)對要實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能來設(shè)計自己的應用層協(xié)議。本系統(tǒng)服務(wù)端使用的TCP是面向連接的服務(wù)端。在這種模式下，服務(wù)端程序的設(shè)計就可以不考慮數(shù)據(jù)的可靠傳送，而只要接受連接請求，并通過該連接進行通信即可，這樣，底層的傳輸協(xié)議就自然會保證數(shù)據(jù)傳送的可靠性。
服務(wù)端程序設(shè)計的兩種基本模式是循環(huán)模式和并發(fā)模式。循環(huán)模式就是服務(wù)端進程在總體機構(gòu)上是一個循環(huán)，一次處理一個請求。并發(fā)模式的服務(wù)端進程一般可以同時處理多個請求，結(jié)構(gòu)上一般采用父進程接受請求，然后產(chǎn)生子進程，這樣一般為多進程結(jié)構(gòu)。
本文選用面向連接服務(wù)端的循環(huán)模式，此模式的建立步驟如下：
(1)創(chuàng)建一個SOCK_STREAM類型的套接字；
(2)調(diào)用bind指定地址和端口；
(3)調(diào)用listen未處理連接請求的隊列長度；
(4)調(diào)用accept等待連接請求，一旦有連接請求，accept返回一個新的套接字描述符；
(5)通過新的描述符與客戶端交互信息，交互完畢，即關(guān)閉新產(chǎn)生的套接字并返回第四步。
3 微機保護系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信模型設(shè)計
系統(tǒng)中基于Socket模式下的通信過程分為控制端發(fā)起的通信過程和受控端發(fā)起的通信過程，這兩種過程都是基于客戶／服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)編程模式。在客戶／服務(wù)器模式中，請求的一方稱為客戶，提供服務(wù)的一方稱為服務(wù)器。
本設(shè)計采用嵌入式計算機結(jié)合數(shù)據(jù)采集板的方式，并由VxWorks實時操作系統(tǒng)為嵌入式計算機提供底層軟件平臺的支持。嵌入式計算機連接數(shù)據(jù)采集板，并控制數(shù)據(jù)的采集過程，以(以牽引供電系統(tǒng)饋線保護為例)在工頻周期下，從TV、TA側(cè)采集共2路電壓、電流信號，每周波采樣24個數(shù)據(jù)點，采樣周期為833μs。在該保護系統(tǒng)中，嵌入式系統(tǒng)端為客戶端，并采用VxWorks基于Socket客戶機編程模式，主要負責發(fā)布命令，監(jiān)控命令的執(zhí)行狀況，其主要工作是數(shù)據(jù)的采集和存儲；服務(wù)器端為微機保護運行所在的PC機，負責執(zhí)行命令并返回命令執(zhí)行的結(jié)果，主要工作是為采集數(shù)據(jù)的微機提供算法處理保護以及保護啟動判斷。本系統(tǒng)只需要在服務(wù)器啟動后，就可以進入等待狀態(tài)，所有其他的動作都可以等待和客戶端建立連接后，由人機界面來控制。其系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信流程如圖3所示。本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/156524.htm
在網(wǎng)絡(luò)通信時，首先由服務(wù)器端創(chuàng)建一個偵聽用套接字(socket)，然后與服務(wù)器的本地地址相綁定(bind)，接著進入偵聽模式(listen )。客戶端開始時，同樣也需要創(chuàng)建一個套接字(socket)，不同的是，這個套接字只用于通信，然后連接服務(wù)器端(connect)；服務(wù)器端用于偵聽的套接字接受(accept)這個來自客戶端的連接，然后建立新的通信用套接字，并利用新建的通信套接字與客戶端進行通信；服務(wù)器端和客戶端從各自的通信套接字傳送和接收數(shù)據(jù)(send／recv)，通信結(jié)束后，再關(guān)閉相關(guān)的通信套接字(close)。
基于這種網(wǎng)絡(luò)通信模式可實現(xiàn)上述供電系統(tǒng)電壓、電流信號數(shù)據(jù)采集模塊與VxWorks系統(tǒng)平臺間的數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡(luò)通信。
4 結(jié)束語
利用本系統(tǒng)可將VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)接受的采樣數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)送到保護任務(wù)所在的PC機上。這種方法有利于采樣數(shù)據(jù)的存儲和后續(xù)的數(shù)據(jù)處理，并可保證采樣數(shù)據(jù)的實時性和傳送的安全性。相對于傳統(tǒng)的前后臺微機保護裝置，采用VxWorks嵌入式實時操作系統(tǒng)的微機保護裝置能有效的提高系統(tǒng)的實時性和可靠性。
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