工業(yè)實時以太網POWERLINK的性能優(yōu)點
林建平
發(fā)布于2022-11-21 18:09
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標簽:以太網
Ethernet Powerlink 通過修改網絡協議棧取代傳統的TCP/IP協議棧,并使用時間片輪詢過程取代CSMA/CD機制,從根本上解決了傳統以太網數據傳輸時間不確定的問題。正是由于Powerlink完全丟掉了TCP/IP,定義了一個精簡的、實時性極高的數據鏈路層協議,同時定義了CANopen為應用層協議,這樣用戶在實現了Powerlink的同時,也實現了CANopen(CANopen是一個應用層協議,為應用程序提供了一個統一的接口,使得不同的設備與應用程序之間有統一的訪問方式)。
Powerlink 具有的優(yōu)點如下:
1)Powerlink協議棧全部開源,因此又稱為 open Powerlink,開放性好,無須授權,無須購買。
2)Powerlink基于標準的以太網,無須專用的ASIC芯片,有以太網的地方,就可以實現Powerlink,硬件平臺可以多種多樣(ARM,FPGA,DSP,X86等),不依賴于某一個公司。
3)Powerlink速度快,支持10Mbit/s/100Mbit/s/1000Mbit/s的以太網。因為Powerlink是基于標準以太網的,所以,以太網技術進步,Powerlink的技術就會同步進步。
4)Powerlink性能卓越,使用價格低廉的FPGA來實現Powerlink,性能也能達到100~200μs 的循環(huán)周期。
5)Powerlink 支持標準的網絡設備,如交換機、集線器等。支持所有以太網的拓撲結構,使得布線更自由、更靈活。
6)Powerlink是IEC國際標準,同時也是中國的國家標準。
7)實現成本低。如果用戶的產品以前是基于ARM平臺,一般ARM芯片都會帶有以太網,這樣用戶無須增加任何硬件成本就可以在產品中集成Powerlink,用戶所付出的只是把Powerlink 的程序集成到應用程序中,而Powerlink的源程序又是開放且免費的。用戶可以購買普通的以太網控制芯片(MAC)來實現Powerlink的物理層,如果用戶想采用FPGA的解決方案,Powerlink 提供開放源碼的 openMAC。這是一個用VHDL(通用硬件描述語言)實現的基于FPGA的 MAC,同時Powerlink又提供了一個用VHDL實現的openHUB,支持16個端口。如果用戶的網絡需要做冗余,如雙網、環(huán)網等,就可以直接在FPGA中實現,易于實現且成本很低。此外由于基于FPGA的方案,從MAC到數據鏈路層(DLL)的通信,Powerlink采用了DMA(直接內存訪問),因此速度更快。
8)支持熱插拔熱插拔意味著從正在運行的網絡上拔除或插入設備,系統會自動意識到網絡的變化。在某些應用場合,系統不能斷電,如果不支持熱插拔,即使小機器一部分被替換,都會不可避免地導致高成本的空轉和過多的啟停次數。支持熱插拔帶給用戶兩個重要的好處是當模塊增加或替換時,無須重新配置,在運行的網絡中替換或激活一個新模塊不會導致網絡癱瘓,系統會繼續(xù)工作。配置管理是Powerlink系統最重要的一部分,它能本地保存自己和系統中所有其他設備的配置數據,并在系統啟動時加載它們。這個特性可以幫助實現即插即用,這使得初始安裝和設備替換非常簡單。另一方面,Powerlink 允許無限制的即插即用,正是因為該系統集成了CANopen機制,新設備只需插入,就可立即工作。
9)組網靈活由于Powerlink的物理層采用標準的以太網,因此以太網支持的所有拓撲結構它都支持,而且可以使用集線器和交換機等標準的網絡設備,這使得用戶組網非常靈活,例如,菊花鏈形、樹形、星形、環(huán)形等。