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本文首先闡述了以太網(wǎng)的應(yīng)用和實(shí)時(shí)化的改進(jìn)技術(shù)，然后在研究造成網(wǎng)絡(luò)通信延遲的三個(gè)因素基礎(chǔ)上提出了基于RTLINUX的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。文章描述了基于RTLINUX的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)：多隊(duì)列數(shù)據(jù)交換機(jī)制、基于地址映射表的緩沖區(qū)管理機(jī)制、數(shù)據(jù)幀小型化機(jī)制。
論文關(guān)鍵詞：RTLINUX，LINUX，實(shí)時(shí)以太網(wǎng)，通信延時(shí)

 

1.引言

以太網(wǎng)(Ethernet) 是當(dāng)前應(yīng)用最普遍的局域網(wǎng)技術(shù)，它很大程度上取代了其他局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，如令牌環(huán)、FDDI和ARCNET。Ethernet遵循IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，采用帶沖突檢測(cè)的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)協(xié)議解決介質(zhì)訪問沖突.由于CSMA/CD協(xié)議采用隨機(jī)爭(zhēng)用介質(zhì)方式訪問網(wǎng)絡(luò)，使得網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送與接收信息的時(shí)間變得不可預(yù)測(cè)，因此，現(xiàn)有Ethernet網(wǎng)絡(luò)不具有我們所謂的實(shí)時(shí)性。為了使傳統(tǒng)的Ethernet具有較好的實(shí)時(shí)性，很多研究人員提出了改進(jìn)Ethernet網(wǎng)絡(luò)的途徑：

1)交換式以太網(wǎng)^[1]：這種方法用交換機(jī)取代集線器(hub)，以把整個(gè)以太網(wǎng)分割成多個(gè)獨(dú)立的沖突域通信延時(shí)，這樣在降低沖突的同時(shí)保證了傳輸時(shí)間的可預(yù)測(cè)性。

2)傳輸整形^[2]：這種方法在傳輸層(如TCP/UDP)與Ethernet之間增加了一個(gè)流量整形器，以使網(wǎng)絡(luò)的平均負(fù)載始終保持在某個(gè)較低的規(guī)定值，利用低負(fù)載、低沖突概率的原理來(lái)保證消息傳輸時(shí)間的可預(yù)測(cè)性；

3)增加實(shí)時(shí)通信控制層^[3]：這種Ethernet實(shí)時(shí)化改進(jìn)采用最多的方法。該方法主要在MAC層上增加一個(gè)實(shí)時(shí)通信控制層控制消息的發(fā)送與接收。如令牌傳遞、時(shí)分多路訪問、虛擬時(shí)間協(xié)議等都使用這種方法。