VxWorks下基于缓冲队列的网络通信

1引言

现代监控系统的监控对象越来越复杂，越来越分散，信号采集终端呈现分布式趋势。各个信号采集终端经常用小巧灵便、易于控制和性价比高的嵌入式系统构成相对独立的数据采集系统，然后通过网络将数据传输到上位机服务器进行统一分析处理 [1]。负责数据传输的网络通信协议和软件在整个监控系统中起着十分重要的作用，然而周围环境的电磁干扰、上位机 CPU被占用等情况可能导致网络阻塞、连接中断等，如果软件不能及时发现故障并做出相应的处理，将会直接影响到整个系统的稳定性，导致数据采集中断，甚至使系统瘫痪。利用实时操作系统 VxWorks对多任务的良好支持，本文提出了一种基于缓冲队列的网络通信模式，并添加了网络状态监测功能，使系统能够快速的对网络断线等故障做出响应，提高了网络通信的稳定性和可靠性。

2 VxWorks及分布式数据采集系统介绍

VxWorks是美国风河( Wind River Systems)公司开发的一套具有微内核、可裁减的高性能实时操作系统，适用于当下所有流行的目标 CPU平台，支持广泛的网络通信协议，为开发者提供了高效的实时多任务调度、终端管理、实时的系统资源及实时的任务间通信功能，是嵌入式领域中应用最多的实时操作系统之一[2]。VxWorks采用了与 4.4BSD TCP/IP兼容的实时网络协议栈，使得网络开发变得易于进行和方便移植。利用 VxWorks对多任务和Socket的良好支持，可以方便地实现网络通讯。



图1是我们开发的一个基于 TCP/IP协议的分布式监测系统的结构示意图。该系统主要可分为三个层次结构：服务器、采样节点、传感器。传感器负责采集信号，将物理信号转换为电信号；采样节点首先对信号进行预处理，然后通过 A/D芯片将信号转换为数字信号，最后通过网络传送给服务器；服务器负责数据的接收、分析、存储并显示结果。服务器和采样节点之间通过TCP/IP协议进行数据的传输与接收，网络通讯程序的质量直接影响着整个系统的稳定性和可靠性。TCP/IP协议是目前广泛采用的一组完整的网络通信协议，可以用在各种各样的信道和底层协议之上，是一组不基于任何特定硬件平台而可实现异种机互联的网络通信协议，在网络通信中被广泛应用[3-4]。