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现场总线中的令牌环技术 点击：3081 | 回复：9



asic

    
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发表于：2004-03-05 23:45:00
楼主
现场总线中的令牌环技术 一般人认为，总线上的传输速率总是越快越好。这是问题的一个方面。另一个方面：两个站点交换数据，更讲究它的有效性。举个例子，CSMA/CD协议可以看作一个没有红绿灯的十字路口的车辆，当正交方向上的车辆增多时，大家都抢着过，结果发生碰撞的可能性增加，谁都过不去。这时通信速率再高，也是无效的。（反而减慢好，退避，我让你先过。）所以，在化工厂、核电站、航天器一类实时性要求很高的应用场合，就不适合于采用CAN和以太网。主／从访问是有序访问，不会发生碰撞。但是主从访问进程中，大约有一半的通信是无效的或低效的。就好像主站总在问从站“嗨！轮到你了，你有数据要发送吗？没有也告诉我一声，我好再问别人。”如果从站本来就确切知道自己何时应该发送，他就很窝火“哪那么多废话，我自己知道，不用你告诉我。”这就是令牌环技术，前面一个从站发送完了，下一个有数据要发送的站，紧接着就发送。显然，令牌环访问方式是效率最高的。它既能保证总线满载，又不发生碰撞。 这里有一个实际项目，北京市的。一条长800米的总线上挂接了60个点（从站），要求主控站在10ms内对所有从站轮询一周。这种主控网结构用在很多场合，火灾报警系统，小区安防，智能大厦，学校等。也适合选用很多种已有的现场总线。关键是这个项目的系统实时性响应要求。 10ms！什么概念，一个继电器吸合的时间。WorldFIP协议20ms查询一个站点，60个站需要1秒钟以上；profibus逻辑环? CAN? LonWorks好像能实现令牌环，即使能，谁会用？光一套开发设备就100多万，这个项目总共也没有50万。标书写错了吧，世界级水平？不过只要想做，就没什么质疑的余地，要么别做，客户就是上帝。 请人吧，请什么专家教授院士帮我们出出主意，找那月薪8万的高级工控人士来指导我们。不是没想过。 我们公司很小，与参加投标的所有公司在一起，怎么看都像是给人倒茶水的。但是最后，我们拿走了项目。没人能干，我们能。 方案没什么可讨论的，要快，只有令牌环。如果令牌环都达不到的轮询响应速度，那技术问题根本不要讨论，放弃，回家。 令牌环什么概念？如果一个从站的响应帧占用总线的时间为300us（375K bps时），那么60个从站轮询一周需要300 x 60 =18ms。用户说可以了，不需要再提高波特率了（实际还可以提高几倍）。 375K令牌环和10M profibus逻辑环，谁快？我说“我比 profibus 高效多了？”那是实验出来的。总有人说：我10M，我20M！比你快多了。其实“没做过实验，任何指标不过是理论上的计算。” 逻辑令牌环是存储转发的，时间耗费在CPU的开销（软件运行）上。其响应时间介于令牌环与主从访问之间。特别是当60个站中只有1个（假设）站有数据要发送时，协议轮询时间恒定不变。而相对于令牌环，轮询一周时间则相应减少，只需300us。原因很简单，令牌环运行在介质访问层，是硬件在循环。(形象地说。CPU还没运行一条应用层程序，环路上所有从站的数据就已经到了主控站的接收缓存里。) 而profibus 是逻辑环，是靠每个站的软件（64K协议软件干什么的我也不知道）实行循环。 要实现令牌环，关键在于采用什么样的芯片。什么芯片在介质访问层上实现令牌环协议？谁说中国没有自己的现场总线，谁说我们技不如人？我就强这一点点就够了！至于逻辑环实验，我早做过了，没什么复杂，用8051就能实现，如果再扩展一片16C50,就可以成帧（每帧16字节）循环，那自己制定什么协议都行。你的系统里又不打算兼容国外设备，现场总线的开放还任重道远。 “我必须创建一个系统，否则我就会被纳入别人的系统，我不要模仿和比较，我的工作是创造。” “大学是培养设计师的，别总被人看作是培训班出来的。” 这是别人的话，不是我说的。
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IREX

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发表于：2004-03-06 08:19:00
1楼
非常支持您的看法 ! 好久没看到对技术能一针血的话 ! 总线技术若分两大类 1.主动式 2.轮替式(查询式) 这二种谁忧谁列必须依当时环境来选择, 选择系统我们因依实际状况来看 1. 预设频宽容量 ( 频宽容量的定义既是一条总线上有多少端点使用除以总线最大传输量 ) 是否满足所需 , 例如 10 个端点享用 10K总线频宽 那每个端点既拥有 1K 频宽容量. 2. 端点程序处理时间是否能计时反应? 端点CPU可能小至4Bit 或大至 32Bit CPU 都有可能, 但问题是现实上您的端点要用哪款CPU ? CPU 选得慢势必将造成总线等待时间加长, 选得高档却又发现成本节节上升 怎么选择则必须依您当时需求. 以上二个因素统结了二个系统的采用方向, 但依本公司十年来实战经验 主动式的选择后续问题较少, 轮替式的后续问题较多 二种原因我们如下比较: 主动式 被动式 1. 未来扩充量 高 低 2. 总线等待时间 非常小 大 3. 总线软件技术 高 低 4. 传输准确性 可控制 100 % 5. 主从角色扮演 容易 难 6. 硬件成本 稍高 稍低 7. CPU处理时间 短 长 8. 对总线使用既时性 高 低 备注 : 比较条件主动式是指既有总线仲裁功能 被动式是指标准轮替式. 从上表使用者可以来厘清自己该使用哪技术. 总线技术中还有一项总会让人分不清得是上层系统技术与物理层混淆 如PROFIBUS ; DeviceNet ; CANbus ; RS-485 …….. 至些名词与技术只有 CANbus 与 RS-485 是属于物理层的技术, 就像我们公司的 Lvnet 一样, PROFIBUS ; DeviceNet 是属于上层传输技术, 他们是可以互相搭配的, 就像人可以搭配不同的衣服跟裤子一样, 没人能说频果牌的牛仔裤不能搭配玛丽莎的高档上衣一样. 技术领域中能摆上台面通过考验即认同的绝对有他站住脚的部分, 但也没能说新技术无法取的较优势的市场, 但有一点是我们搞研发必须注意的地方技术必须靠 不断的实验 不断的验证 不断的失败 才成熟的 ……….. Lvnet 欢迎指教 http://comwap.com.tw
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剑鱼

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发表于：2004-03-07 20:49:00
2楼
好 谢谢
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adongliu

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3楼
你好厉害哦，想法好，我们中国人为什么要跟外国人学，开发出自己的总线协议，让外国人看看。
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IREX

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发表于：2004-03-10 22:57:00
4楼
Lvnet 台湾技术发表会 发表全文 Lvnet 于 2004/03/10 正式发表, 全部技术资料公开, 也期待我们中国人于低阶总线仲裁上占有一席之地. 身为技术创造者我们深信只有开放的技术胸襟才能享有更深奥的技术追寻的泉源, 我们的联机技术历经失败的考验与心酸的成长, 换得的成果虽是满足了基本所需但却却还需广大的技术钻研考验, 这是作为一个技术人应具备的虚心. 唯有秉持一份技术的热爱才能换取更多大众的认同. 今天我们很高兴这技术终于能正式公开, 也期待它能开花结果, 让我们用更宽广无私的技术心换取人类的福祉! 不管今天你我身在何处就让我门静思一分钟 ------ http://comwap.com.tw/Lvnet_tb/LvnetBP.files/frame.htm 2004/03/10 刘永智 于台湾台中
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yuanfentiankong

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5楼
niu!
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gongkongedit

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发表于：2004-04-21 15:04:00
6楼
明远先生的意思是不是令牌环技术主要是在速度上优于现场总线技术? 这是我对上文的理解,请多赐教!
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gongkongedit

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发表于：2004-04-24 00:35:00
7楼
感谢你读了我的帖子。 现场总线技术分2级：低速现场总线和高速现场总线。位于现场的是低速总线技术，采用CSMA、令牌总线逻辑环、主从查询什么都能满足要求。这一级现在已经发展得很完善了。关键是高速现场总线这一领域，可以说几乎空白。（曾有清华、复旦的教授认为这对我们是个机会。）在高速这一级，令牌环网是最好的选择，结果众家都卡在令牌环技术上。（1973年，IBM从荷兰人 手中花500万美元买断了令牌环专利，肯定不会是随便谁想造就能造得出来的。）早先基金会现场总线FF的H2因难产最终胎死腹中，就是因为没能研制出令牌环网卡的专用集成芯片。后来H2选择了100M以太网，恐怕也是一种无奈。所以不是一说国外的现场总线就什么都好，关键技术也很难说。 为什么在高速这一级要采用令牌环网？像计算机网络中的FDDI令牌环光纤网一样，低速网络要实现交换，就必须桥接到高速网络。这像高速公路，要把几十条、几百条普通公路连通起来，就必须走高速公路，而且必须要把车开的快才行。令牌环高速通道可以轻易实现所有异构现场总线的互操作，（像FDDI可以桥接各类异构网，——以太、——令牌、—ATM.....）这一点恐怕H2高速以太网做不到。 另一件有趣的事好像是天意，前几年我上网一查，结果就得到了2片免费芯片，它竟然是8051＋令牌环网卡的整合！而且恰恰是荷兰寄来的，荷兰人好像有数字电路设计的天分，那么小一个国家，却以PHILIP雄居世界。 人们认为性能好的芯片必然价格高，不错，比8031贵10倍，160RMB一片。但是我那个60个节点的项目是20万，我一个节点顶多300元。 国际各大公司都把模仿别人视为无能的表现，他们知道这块芯片，他们就是不用，就是要自己造。IBM所有的计算机网络都是环形拓扑，它从不用以太网。 它是基于基于计算机连网技术的。在计算机局域网中，采用3项协议（技术），即：以太、令牌、令牌总线。像CAN、LonWorks是基于以太网技术的，其他大概全是采用主从和令牌总线逻辑环了。
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mlml

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发表于：2004-04-24 11:30:00
8楼
请问明远先生你是否姓明？你有联系方式吗？我的联系方式 02157778888-6153 明工 email:dair0731@sohu.com 我是用CAN现场总线的
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asic

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9楼
CAN我都修炼成"精"了.有问题请问. 修正:IBM在不得已的条件下也用以太网,虽然很不情愿.
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