關于ARM處理器的MVB 2類設備研究
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系統(tǒng)級驅動 與系統(tǒng)軟件相關的驅動，這類驅動是操作系統(tǒng)和中間件等系統(tǒng)軟件所需的驅動程序，他們的開發(fā)要按照系統(tǒng)軟件的要求進行。
應用級驅動 與應用程序相關的驅動，和操作系統(tǒng)無關，由應用決定。
3.1.2 操作系統(tǒng)層
操作系統(tǒng)層足嵌入式軟件的核心，是系統(tǒng)的軟件支持平臺。主要包括實時操作系統(tǒng)內核、文件系統(tǒng)、電源管理、嵌入式GUI系統(tǒng)、嵌入式網絡系統(tǒng)。其中嵌入式內核是基礎和必備的部分，主要完成任務調度、內存管理、任務間通信、任務的同步與互斥、中斷管理、定時器等功能。本系統(tǒng)采用Nucleus Plus嵌入式操作系統(tǒng)，能完全滿足MVB對于實時性、可靠性、完整性和有效性的要求。NucleusPlus采用了軟件組件的方法，每個組件具有單一而明確的目的，包括任務控制管理、內存控制管理、定時器管理、中斷、系統(tǒng)診斷、I／O驅動管理等16個組件。
3.1.3 應用軟件層
應用軟件層主要由多個相對獨立的應用任務組成，每個應用完成一個特定的工作，這里主要包括MVB協(xié)議棧軟件。MVB協(xié)議棧軟件在實時操作系統(tǒng)內核的支持下，通過MVB驅動模塊完成MVB網絡數(shù)據(jù)通信任務。用戶應用可以利用MVB協(xié)議棧的接口函數(shù)訪問需要的數(shù)據(jù)集，并利用收到或者發(fā)送的數(shù)據(jù)進行相應的控制或其他數(shù)據(jù)處理工作。
3.2 實時協(xié)議
每個網絡都要有與之相應的網絡軟件在其上運行，這些軟件被稱為協(xié)議。在互聯(lián)網上運行的協(xié)議我們稱之為TCP／IP協(xié)議，在列車通信網上運行的類似TCP／IP的協(xié)議我們稱之為實時協(xié)議(Real Time Protocol，RTP)，實時協(xié)議為一個應用與另一個應用在列車通信網上的通信提供協(xié)議和服務。
實時協(xié)議分層結構如圖6所示。由圖中的分層結構可知MVB實時協(xié)議包括過程變量通訊和消息數(shù)據(jù)通訊兩部分。由圖可知變量的協(xié)議和服務包括過程數(shù)據(jù)鏈路層接口(LPI)和變量的應用層接口(AVI)。消息協(xié)議和服務包括消息數(shù)據(jù)鏈路層接口(LMI)、網絡層、傳送層、會話層、應用層接口(AMI)。其中鏈路層接口又稱為低層接口，他規(guī)定來自總線的服務，應用層接口又稱為高層接口，他規(guī)定提供給應用的應用層接口。
3.3 消息通信機制及其實現(xiàn)
MVB 2類設備的主要特征是實現(xiàn)消息數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。消息通信中實時協(xié)議是由信使執(zhí)行的，他是作為獨立的進程與應用并行運行。實時協(xié)議的網絡層、傳輸層、會話層、表示層是由信使來執(zhí)行并實現(xiàn)的，信使與應用層有一個消息應用層接口(AMI)，通過這個接口應用可以調用信使的服務。同時信使與鏈路層也有一個接口：消息鏈路層接口(LMI)，鏈路層通過這個接口向信使提供服務。在編程實現(xiàn)消息通信時，只需要使用消息應用層接口。
用戶開發(fā)程序來實現(xiàn)消息通信，就是使用消息應用層接口中的接口函數(shù)來調用信使的各項功能，實現(xiàn)消息通信的應用程序就是按照這個順序編寫和執(zhí)行的。消息數(shù)據(jù)的實現(xiàn)程序的流程如圖7所示。
4 結 語
使用符合TCN標準的產品是開發(fā)下一代新式列車的重要發(fā)展趨勢，本文通過對IEC61375-1列車通訊網絡標準的研究，提出了MVB 2類設備軟硬件的設計方案并完成了系統(tǒng)硬件各功能模塊設計和上層軟件的部分設計，對MVB實時協(xié)議RTP和消息通信的機制也做了深入的研究，并給出了消息通信的編程實現(xiàn)方法。通過對基于ARM處理器的MVB 2類設備的深入研究和功能設計實現(xiàn)，不但為以后開發(fā)更高類別的MVB設備積累了經驗，而且為進一步自主開發(fā)其他符合TCN標準的MVB產品提供了借鑒。
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