基于VxWorks的微机保护装置网络通信设计

摘要：针对微机保护系统对采样数据传输的实时性需要，给出了一种基于VxWorks嵌入式实时操作系统的微机保护系统网络通信实现方案。该方案利用VxWorks的灵活通信机制，并通过建立基于双缓冲消息队列的客户端／服务器通信模型来提高系统的实时性和可靠性。
关键词：VxWorks；微机保护；网络通信；客户端／服务器

0 引言
随着科学技术的不断发展，人们对网络进程间通信的性能要求也越来越高，传统的网络通信方式已经不能满足需要。目前，越来越多的嵌入式设备都可以通过各种形式接入到网络，以实现与网络上其他各类型的主机互联。这在很大程度上得益于TCP／IP协议在嵌入式领域中的应用。本文选用VxWorks实时操作系统，并利用VxWorks对TCP／IP协议、多任务以及BSD Socket的良好支持，给出了一种可方便地实现网络通信的方法。

1 VxWorks网络协议
VxWorks通常使用以太网作为最底层传输媒介。而在传输媒介的上一层，VxWorks则用TCP／IP协议来用于VxWorks进程与其它主机环境进程之间的传输数据。用户程序需要的就是在TCP／IP层之上进行通信。因此，利用VxWorks对多任务和Socket的良好支持，可以方便的实现网络通信。
TCP／IP是VxWorks提供的网络间进程通信的主要机制，它主要包括三个协议：Internet协议、IP协议和传输层协议。其中Internet协议是处于TCP和UDP之上的一组协议专门开发的应用程序，包括telnet、文件传输协议(FTP)等。IP层也称网络层，它包括Internet协议(IP)、网际控制报文协议(ICMP)和地址识别协议(ARP)；其中IP协议是TCP／IP协议族的基础，该协议被设计成互联分组交换通信网，现已形成了一个网际通信环境，它负责在源主机和目的地主机之间传输来自其较高层软件的(称为数据报文的)数据块，它在源和目的地之间可提供非连接型传递服务；而传输层协议包括传输控制协议，主要有面向连接的TCP和无连接数据报UDP两种协议。
VxWorks网络协议是一个基于开放系统的互连(OSI)模型，而且系统为了向高层协议层提供一个统一的、规范的、方便协议移植的网络接口，在高层IP层之下添加了一个MUX层，由MUX层负责与网络底层驱动的交互。这样做可以使用户在设计协议中不必关心网络底层的数据传递，而在设计网络驱动程序时也不必关心协议栈的结构，因而大大方便了对其进行的开发。VxWorks网络协议的结构如图1所示。