EPA实时工业以太网通信协议的研究.doc

EPA实时工业以太网通信协议的研究 EPA实时工业以太网通信协议的研究史春华,等 EPA实时工业以太网通信协议的研究 ResearchonEPAReal—timelndustriaIEthernetCommunicationsProtocols 立春华,2旅浩2彭遵曰2李掳 (同济大学CIMS研究中心,上海201804;上海电力学院电力与自动化工程学院,上海200090) 摘要:EPA标准是我国提出的一种工业以太网实时通信系统规范,适用于自动化仪器仪表之间以及工业自动化控制系统和仪器仪 表间的通信.在介绍了通信协议模型以及设备间通信过程的基础上,对EPA协议栈进行了模块化设计,并重点叙述了通信调度实体 的实现.基于ARM7和tzC/OS一Ⅱ构建的平台,实现了数据采集装置的EPA通信.同时,这对EPA实时工业以太网通信协议的研究也 具有重要的意义. 关键词:EPA工业以太网ARM通信协议I~C/OS—lI通信调度 中图分类号:TP311.1文献标志码:A, Abstract:EPAStandardisanindustrialEthernetreal—timecommunicationsspecificationthatwasproposedbyChina.Itissuitableforcommuni- cationamongautomationinstrumentation.aswellasindustrialcontrolsystemandinstrumentation.Onthebasisofintroductionoftheeommunica— tionsprotocolmodelandthecommunicationsprocessbetweendevicesIthemodulardesignofEPAprotocolstackisdescribed-andtheimplementa— tionofthecommunicationsschedulingentityisemphasized.TheplatformstructuredbyARM7andtxC/OS—II-andEPAcommunicationofthedata acquisitiondeviceisrealized.ItissignificantforresearchingEPAreal—timeindustrialEthernetcommunicationsprotoco1. Keywords:EPAIndustrialEthemetARMCommunicationprotocolIxC/OS—IICommunicationschedule 0引言 EPA(Ethernetforplantautomation)标准是在国家 863计划CIMS主题重点课题支持下,我国制定的第 一 个拥有自主知识产权的现场总线国家标准.EPA标 准协议已于2007年10月正式作为TYPE14被列入 IEC61158—300/400/500/600,EPA应用技术则作为公 共行规簇CPF14(commonprofilefamily14)已被列入 实时以太网国际标准IEC61784—2. 嵌入式实时操作系统~C/OS一Ⅱ具有可裁剪,代码 空间小等特点,它采用基于优先级的占先式调度,通过 合理分配CPU资源和任务,能很好地满足实时性通信 需求.ARM7一TDMI是32位低功耗RISC处理器,它 支持实时操作系统,能提供0.9MIPS/MHz的指令执 行速度,其代码密度高,技术成熟,调试机制优秀.该 处理器与~C/OS.Ⅱ实时操作系统相结合,可被用作 EPA通信协议的实现平台. 国家高技术研究发展计划资助项目(编号:2007AA041301); 上海市教育委员会和上海市教育发展基金会晨光计划资助项目 (编号:09CG61). 修改稿收到日期:2009—07—2l. 第一作者史春华,男,1982年生,现为同济大学电信学院C1MS研究 中在读硕士研究生;主要从事嵌入式系统,工业以太网,工业测控技术 等方面的研究. 《自动化仪表》第3O卷第12期2009年12月 1EPA通信模型 EPA通信模型参照ISO/OSI通信参考模型,采 用了物理层,数据链路层,网络层,传输层和应用层,其 模型如图1所示. CSME(EPAJ]~.信调度管理实体) ISo,lEC8802-3/IEE802.1l,lIEE802.15MAC ISo,IEC8802.3/IEE802.1l,IEEE802.15PHY OSl应用层 OSl表示层 OSl会话层 OSl传输层 OSI网络层 oSl 数据链路层 OSI物理层 OSI通信参考模型 图1EPA通信模型 Fig.1EPAcommunicationsmodel EP