【正文】 網(wǎng)絡(luò)傳感器 一旦傳感器網(wǎng)絡(luò)解決了前述難題后，其發(fā)展也將邁出新的一步。方案以用于傳感器網(wǎng)絡(luò)的分布式目標(biāo)模式 為基礎(chǔ)，為使用多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)置的 Smart 傳感器和執(zhí)行器應(yīng)用提供了一個(gè)通用的可擴(kuò)展的目標(biāo)模式。第一種（定義于 IEEEP ）方案，是使傳感器獨(dú)立于微處理器，通過(guò)定義一個(gè)數(shù)字接口和一個(gè)傳感器的數(shù)字式數(shù)據(jù)表與微處理相連，這可以使任意一個(gè)傳感器與任何網(wǎng)絡(luò)相連。大量的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（如 DeviceNet 和 Smart 分布系統(tǒng)）在其規(guī)范中采用了上述概念。 (4) 目標(biāo)模式傳感器網(wǎng)絡(luò)。這一方案源于一直在進(jìn)行的可編程控制器的 標(biāo)準(zhǔn)化工作，IEC1131 的第三部分，即試圖為應(yīng)用提供一個(gè)編程語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)系列。設(shè)備描述語(yǔ)言 DDL 便是其重要工具之一。 (2) 描述和使用。對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能登記造冊(cè)并使之標(biāo)準(zhǔn)化。 從上面的敘述中可得知任務(wù)要被先運(yùn)行，就必須有高的優(yōu)先級(jí)，那么什么樣的任務(wù)才能擁有高的優(yōu)先級(jí)呢？這就涉及到任務(wù)優(yōu)先級(jí)分配的問(wèn)題，這里主要討論的是靜態(tài)多任務(wù)調(diào)度算法 RMS（ Rate Monotonic Scheduling），它是根據(jù)任務(wù)的執(zhí)行頻率來(lái)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)分配的，但必須有如下幾個(gè)前提條件：① 所有任務(wù)都是周期的；② 任務(wù)間無(wú)需同步、不共享資源、也不交換數(shù)據(jù)；③ CPU 總是執(zhí)行準(zhǔn)備就緒的任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的一個(gè)，即 必須是可搶占式內(nèi)核。這里又分為兩種情況，一種是當(dāng)一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)正在運(yùn)行時(shí)，一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒了，這時(shí) CPU 立即中斷低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的運(yùn)行，而轉(zhuǎn)讓高優(yōu)先級(jí)任務(wù)運(yùn)行，稱(chēng)這種為可搶占式實(shí)時(shí)內(nèi)核；還有一種情況是是當(dāng)一個(gè)低優(yōu)先級(jí)的任務(wù)正在運(yùn)行時(shí)，一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)就緒了，這時(shí) CPU 并不能馬上中斷低優(yōu)先級(jí)任務(wù)的運(yùn)行，因?yàn)樗芽刂茩?quán)完全交給了正在運(yùn)行的任務(wù)，它只有等到此任務(wù)把控制權(quán)還給 CPU 時(shí)， CPU才讓處于就緒態(tài)的最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)運(yùn)行，稱(chēng)這種為不可搶占式實(shí)時(shí)內(nèi)核。任務(wù)切換又稱(chēng)為上下文切換，是指把當(dāng)前任務(wù)的所有狀態(tài)保存到它的棧中，將下一個(gè)任務(wù)的狀態(tài)從它的棧中恢復(fù)出來(lái)所需要的時(shí)間。 RTOS 主要完成任務(wù)切換、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)間通信同步、互斥、實(shí)時(shí)時(shí)鐘管理和中斷管理。 這種編程方式的優(yōu)點(diǎn)在于：① 將復(fù)雜的系統(tǒng)分解成許多相對(duì)獨(dú)立的小任務(wù)，實(shí)行分而治之，從而降低系統(tǒng)的復(fù)雜性；② 保證了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；③ 系統(tǒng)的模塊性好，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可維護(hù)性。 (3) 實(shí)時(shí)多任務(wù)編程方式：對(duì)于一個(gè)復(fù)雜的嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，當(dāng)沒(méi)有多 CPU 時(shí)，當(dāng)采用中斷處理程序加一個(gè)后臺(tái)主程序這種軟件結(jié)構(gòu) 難以實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的、可靠的完成時(shí)，或存在一些互不相關(guān)的過(guò)程需要在一個(gè) CPU 中同時(shí)處理時(shí)，就需要采用實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)。 (2) 多處理機(jī)編程方式：顧名思義，多處理機(jī)是指一個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)以上的 CPU 同時(shí)工作，這樣可以在每個(gè) CPU 上運(yùn)行一個(gè)任務(wù)就能夠成一個(gè)多任務(wù)操作系統(tǒng)。這種編程方式往往是后臺(tái)程序是一個(gè)很大的查詢(xún)循環(huán)，而前臺(tái)中斷程序只做很少的工作，它只是處理那些需要快速響應(yīng)的事件，然后向后臺(tái)程 序設(shè)置一個(gè)標(biāo)志，其它工作再由后臺(tái)程序來(lái)完成。對(duì)于它，至少有 3 種編程方式： (1) 前后臺(tái)運(yùn)行編程方式：后臺(tái)是一個(gè)循環(huán)輪詢(xún)系統(tǒng)一直在運(yùn)行，前臺(tái)是由一些中斷處理過(guò)程組成的。提倡在嵌入式系統(tǒng)上使用 RTOS 是因?yàn)橐岣呦到y(tǒng)的可靠性，對(duì)于一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最起碼的要求是不死機(jī)，這一方面是從硬件設(shè)計(jì)上著手 ，盡量提高系統(tǒng)的抗干擾能力；再一方面就是從軟件編程方面著手。被中斷態(tài)是指任務(wù)被優(yōu)先級(jí)更高的其它任務(wù)所中斷而暫時(shí)不能運(yùn)行了。運(yùn)行態(tài)是指任務(wù)掌握了 CPU 控制使用權(quán)，正處于運(yùn)行當(dāng)中。休眠態(tài)是指任 務(wù)還沒(méi)被多任務(wù)內(nèi)核所調(diào)度的狀態(tài)。每個(gè)任務(wù)都是應(yīng)用程序的一個(gè)組成部分，它們都被賦予一定的任務(wù)優(yōu)先級(jí)，都有自己的 CPU 寄存器空間和自己的堆棧空間。在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，任務(wù)是用戶(hù)遞交給計(jì)算機(jī)的一項(xiàng)工作，它可能包括很多進(jìn)程，而一個(gè)進(jìn)程又可能包括很多線(xiàn)程。 多任務(wù)系統(tǒng)并不陌生，因?yàn)榻?jīng)常使用的 Windows 操作系統(tǒng)就是多任務(wù)的，可以一邊寫(xiě)文檔 ，一邊聽(tīng)音樂(lè)。生存時(shí)間是指數(shù)據(jù)的有效等待時(shí)間，在這段時(shí)間里數(shù)據(jù)是一直有效的。響應(yīng)時(shí)間是指系 統(tǒng)從識(shí)別一個(gè)外部時(shí)間后到系統(tǒng)對(duì)此做出相應(yīng)的時(shí)間，它是一個(gè)十分重要的指標(biāo)，因?yàn)槿绻到y(tǒng)對(duì)外部事件處理不及時(shí)就可能導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。實(shí)時(shí)性不等同于高速性，因?yàn)閷?shí)時(shí)性并不是要求程序運(yùn)行的非?？?，反過(guò)來(lái)，高速系統(tǒng)并不一定具有實(shí)時(shí)性。 這樣一來(lái)， Web 服務(wù)器的運(yùn)行機(jī)制可以用下面的一句話(huà)來(lái)描述：遠(yuǎn)端終端通過(guò)發(fā)送一個(gè)合適的文字請(qǐng)求，便可以在服務(wù)器上運(yùn)行一個(gè)程序，并可以通過(guò)傳遞附帶參數(shù)以實(shí)現(xiàn)交互式的訪(fǎng)問(wèn)。對(duì)于 一般的 嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)， CGI 是建立在 Web 服務(wù)器內(nèi)的一個(gè)軟件模塊，它可以執(zhí)行存儲(chǔ)在服務(wù)器硬盤(pán)上的程序。劃分，而空格則由加號(hào)來(lái)填充。addr=At+hust。而現(xiàn)在的 Web 服務(wù)器可以根據(jù)每次需求即時(shí)更新網(wǎng)頁(yè)，或從頭創(chuàng)建網(wǎng)頁(yè)，這種功能就是由公共網(wǎng) 關(guān)接口 CGI 來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 HTTP 實(shí)際上是 TCP 協(xié)議的一個(gè)端口號(hào)固定為 80 的應(yīng)用。一些必要的組成部分包括 TCP、 IP、 ICMP、ARP 以及 RARP。 數(shù)據(jù)鏈路層通常包括操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)接口卡，主要負(fù)責(zé)兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間的線(xiàn)路上無(wú)差錯(cuò)地傳輸以幀為單位的數(shù)據(jù)。 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)包或分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動(dòng)，如選擇合適的路由。 運(yùn)輸層是為兩臺(tái)主機(jī)上的應(yīng)用進(jìn)程提供端到端的通訊服務(wù)。一些通用的應(yīng)用程序包括 Tel 遠(yuǎn)程登陸， Ftp 文件傳輸協(xié)議， SMTP 簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議等等。 應(yīng)用層是原理體系結(jié)構(gòu)中的最高層。 TCP/IP 協(xié)議并不具有開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)模型基本參考模型 OSI/RM（ Open Systems Interconnection Reference Model）所規(guī)定的七層結(jié)構(gòu)，即：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層、會(huì)話(huà)層、表示層和應(yīng)用層。還 可 按 IEEE 和 IEEE 對(duì) 網(wǎng)絡(luò)化 智能傳感器接口進(jìn)行一些標(biāo)準(zhǔn)化改造。 例如 運(yùn)行了一個(gè)實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng) RTOS（ Real Time Operation System）。為了接入 Inter，除了以太網(wǎng)控制芯片還是不夠的，它只完成了底層的協(xié)議轉(zhuǎn)換。 宿州學(xué)院 2022 屆畢業(yè) 論文 網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的軟件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 6 3 網(wǎng)絡(luò)化智能傳感器的軟件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 有了硬件作為基礎(chǔ)，軟件的設(shè)計(jì)就有了針對(duì)性。由于現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的智能傳感器的