基于嵌入式技術的分布式系統(tǒng)研究及應用論文
1.基于嵌入式技術的分布式系統(tǒng)的關鍵性因素
1.1結構
在分布式系統(tǒng)結構當中，所謂的分布并不是人們常說的分散，而是說整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集包括系統(tǒng)運行過程當中的相應控制等功能上時相對比較分散的，分布系統(tǒng)中的每一個功能都是相對獨立存在的，我們根據(jù)上述特點將分布式系統(tǒng)分為了三個等級：總控設備控制著集控端1、2、3、n個，而集控端1又會控制著測控的終端，測控終端也是1、2、3、n個，測控終端最終還會控制著被控對象，這一對象的控制情況主要取決于整個系統(tǒng)的被控對象的多少。在這三級設備當中，測控終端其實是第一級的，它所面向的是被測控的設備，主要是完場對象的數(shù)據(jù)采集、控制等工作;第二級是集中控制檢測端，它主要的作用是檢測控制數(shù)據(jù)的集中和數(shù)據(jù)出現(xiàn)的異常情況，并將這些情況及時的反饋給上一級;第三極是總控設備，它一般情況下都是由一臺服務器組成的，實現(xiàn)總體數(shù)據(jù)的集中性管理，控制命令的發(fā)送以及異常情況的處理等等。
1.2數(shù)據(jù)通信
分布式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信服務是基于端口和端口組的基礎通信服務，因此所具備的特點較多，主要有以下幾點：(1)針對性較強：它主要是指測控系統(tǒng)內所傳輸?shù)膬热菪问绞且恢碌�，是可以進行預先確定的;(2)可靠性：分布式測控系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡中的要求非常高，第一點就是對其可靠性的要求，也就是要求數(shù)據(jù)的傳輸一定要穩(wěn)定可靠;(3)較大的數(shù)據(jù)量：它主要是指測控系統(tǒng)在輸入數(shù)據(jù)較多，采集精度較大的情況下，能夠產生大量的實時數(shù)據(jù);因此我們在構建分布系統(tǒng)時要根據(jù)實際的場合以及所使用的環(huán)境，針對與之相適應的組網(wǎng)方式進行確定。
1.3任務管理
分布式系統(tǒng)所涉及的處理機比較多，而且分布式系統(tǒng)不像其他系統(tǒng)的網(wǎng)絡環(huán)境那么簡單，分布式系統(tǒng)的網(wǎng)絡環(huán)境是非常復雜的，有的時候有可能會出現(xiàn)多個指令同時執(zhí)行，因此進行任務調度是非常有必要的，基于嵌入式技術的分布式系統(tǒng)中的任務主要分為兩種任務形式，一種是周期性的，一種是非周期性的任務。
2.基于嵌入式的分布式系統(tǒng)的應用
2.1系統(tǒng)概述
系統(tǒng)采用的是三級分布式結構，包括遠程上位機、局部管理單元以及電能管理終端。其中遠程上位機主要是提供一個人機的界面，以便我們的管理人員進行數(shù)據(jù)方面的管理和系統(tǒng)的維護等多方面的操作。局部管理這方面則主要是負責數(shù)據(jù)的采集、處理，它有一個比較好的特點就是可以進行獨立操作，能夠獨立的完成相應的操作。電能管理終端是能夠將電能表直接聯(lián)系在一起的設備，它主要的功能是電能量數(shù)據(jù)的采集、保存以及上報等功能。
2.2系統(tǒng)各部分的設計
(1)遠程上位機。我們知道在系統(tǒng)當中，遠程上位機一般情況下所采用的較為普通的帶顯示器的PC機，它主要是用來實現(xiàn)與局部管理單元的通信以及數(shù)據(jù)的雙向傳輸?shù)裙δ�，而且非常便于工作人員從遠程對整個系統(tǒng)進行相應的管理和控制。
(2)局部管理。分布式系統(tǒng)對于局部管理單元是有一些要求的，一是要求局部管理單元具備通訊功能，而且通訊功能是可以遠程控制的，這樣就能夠將所采集的數(shù)據(jù)信息通過通訊的形式傳送回遠程上位機。二是要求局部管理單元具備可以觸摸的屏幕和電容屏按鍵，這樣能夠更加直觀的查看裝置以及電表的設置參數(shù)問題。三是要具備掉電保護功能。
2.3系統(tǒng)軟件架構以及任務管理
(1)局部管理單元
局部管理終端運用了嵌入式的操作系統(tǒng)，我們?yōu)榱烁酉到y(tǒng)的運用其中的功能，將軟件分為了不同的模塊，這些模塊各司其職，分別負責與遠程上位機進行通訊，與電能的管理終端通訊等模塊線程。而分布式系統(tǒng)的線程則主要是通過全局的變量和全局文件來實現(xiàn)最終的數(shù)據(jù)共享的，對于全局變量和全局文件在進行相應的訪問時，我們是通過利用互斥鎖來實現(xiàn)之間的協(xié)調同步的。
(2)電能管理終端
其實電能管理終端所具備的功能并不是特別多，而且它只是需要與局部管理單元進行相應的數(shù)據(jù)交換就可以，所以我們在軟甲的架構上所采用的是相對比較傳統(tǒng)的前臺后臺的工作方式，在這種方式當中我們以后臺的應用程序為主應用程序，后臺主要的工作是完成電能的采集和處理以及分布式系統(tǒng)狀態(tài)的顯示等功能;而前臺則是作為了一個中斷的處理程序出現(xiàn)的，去處理的時間我們要求要進行相對比較嚴格的操作。以確保系統(tǒng)的正常運行。
2.4系統(tǒng)各個部分之間的通信
2.4.1系統(tǒng)間的握手方式。系統(tǒng)的通信上一般都是運用的自上而下的方式，遠程上位機與局部管理單元之間的通信一直都是由遠程上位機開始的，其具體的方式是：開始通信的一方先發(fā)出相應的功能指令，應答的一方要做出回應。如果出現(xiàn)沒有應答的情況或者是出現(xiàn)了錯誤的應答時，就需要開始一方重新發(fā)送命令。直到應答方回應正確為止，還有一種情況就是重發(fā)的次數(shù)達到了規(guī)定的最大重發(fā)次數(shù)時，我們就定義為此次通信是失敗的。
2.4.2遠程上位機與局部管理單元間用以太網(wǎng)進行通信局部管理單元與遠程上位機之間是采用的以太網(wǎng)進行的通信，而且還采取了自定義形式的通信協(xié)議。數(shù)據(jù)的長度根據(jù)不同的情況會有所不同，檢驗域效驗包括命令域和數(shù)據(jù)域的長度，而信息包長度是指命令域的長度、數(shù)據(jù)域長度的總和。
基于嵌入式技術的分布式系統(tǒng)，采用了分級結構這一形式，因此也具有較好的智能型和擴展性，數(shù)據(jù)采集非常的穩(wěn)定可靠，可以說這一系統(tǒng)是比較典型的分級分布式智能系統(tǒng)，如果我們對系統(tǒng)的結構和功能進行適當?shù)恼{整，就可以適應各個場合，因此它也具有較強的靈活性。
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