II嵌入式的EPA通信协议与模型设计

《用于工业测量与控制系统的EPA系统结构与通信规范》（以下简称EPA）是基于工业以太网的实时通信规范，它有效地解决了以太网通信的确定性通信问题，进而可以应用于多种工业领域，构成各种工业测量与控制系统。该规范将收录在制定中的实时以太网国际标准IEC61784-2中，成为我国首例具有自主知识产权的现场总线标准；开发和实现EPA通信协议是应用EPA系统的基础和前提。

μC/OS-II是一种占先机制的实时多任务嵌入式 *** 作系统，具有源码公开、可移植、可固化、可裁剪等特点，已经得到广泛的应用。相对于同为源码公开的μClinux，它具有内核小、实时性高等特点，更适合于控制应用。μC/OS-II作为EPA通信协议的实现平台，能够较大的提高系统资源利用率，利用优先级划分获得较好的实时响应性能，其任务间多种通信方法有助于实现各实体协议状态机。

EPA系统采用ISO/OSI开放系统互连模型（ISO 7498）的第一、二、三、四和七层，并增加用户层。系统中除了采用普通以太网协议组件外，有些层增加了部分实体，以适应EPA通信的需求：

增加的用户层包含EPA功能块应用进程与非实时应用进程。应用层增加了由EPA系统管理实体、EPA应用访问实体和EPA套接字映射实体组成的EPA协议，三个实体分别实现EPA设备管理、应用通信服务、应用层与UDP/IP软件实体之间的映射接口和报文优先发送管理、报文封装、响应信息返回、链路状况监视等功能。在MAC层和IP层之间增加EPA通信调度管理实体，对EPA设备向网络上发送的报文进行调度管理。调度策略采用分时发送机制，将报文分为周期报文和非周期报文，按预先组态的调度方案，在相应的时间段内发送，以避免碰撞。各设备网络时间由时间同步组件维护其一致性。EPA管理信息库为各层协议实体提供 *** 作所需信息，包括设备描述对象，链接对象等。

按照EPA通信协议，每个EPA设备由至少一个功能块实例、EPA应用访问实体、EPA系统管理实体、EPA套接字映射实体、EPA链接对象、通信调度管理实体以及UDP/IP协议等几个部分组成。各个实体和对象通过互相调用，协同完成设备间通信过程如图1示：