適用范圍
既然反射內存有這么多優勢,是否適用于所有的工業環境應用呢?答案是否定的。反射內存技術是GE獨特的實時網絡技術,可以和GE其他嵌入式平臺結合組建實時系統,實現遠程數據實時傳輸,用于所有使用以太網、光纖通道或其他串行網絡將計算機或可編程邏輯控制器連接在一起的應用場合,如實時的飛行仿真器、電訊、高速過程控制(軋鋼廠和制鋁廠)、高速測試和測量系統等,但并非適用于所有應用場合。“反射內存與以實時交互作用為首要關注因素的系統關系為緊密。在需要低延遲與高度通信的系統中,雖然反射內存板價格高于性能較低的硬件,但卻能通過極高的功能性和易用性帶來豐厚回報。”當然,邵劍鋒也表示,對于一些對實時性要求并不嚴苛的工業環境應用,加上生產成本的考慮,可以采用傳統的控制方式達到預期的生產目標。所以,“反射內存尤其適用于對數據傳輸高速、實時、確定性要求極高的場合。數據環網中允許多達256個節點,完滿足工業環境和仿真環境的應用需求。”
實時控制生產
反射內存憑借低延遲和確定性成為冶金、鋼鐵、交通等許多實時性嚴苛應用的解決方案,比如用于提高PLC控制鋁軋的操作性能,控制軋鋼的快速流程。在3500英尺/分鐘的軋鋁機上,標準PLC控制環路的響應時間可允許在執行器響應之前能夠通過2至3英尺的鋁材,這些執行器在鋁材上施加和釋放壓力以獲得不同的鋁材厚度。通過利用反射內存,與軋機相關的數據被輸入PLC,PLC迅速將數據寫入反射內存的存儲器中,從而將數據發送至獨立的VME計算機系統以傳輸復雜的控制運算法則。系統通過簡單的反射內存寫入命令將輸出控制數據發回至PLC中,數據傳輸與計算速度極快,以至于PLC運行控制回路不會出現任何延遲。“如果出現延遲,會使鋼的薄厚尺寸無法達到既定的要求,造成部分尺寸的成本浪費。基于VME控制系統的反射內存可確保實時控制,將響應時間縮短到4英寸,提高產品質量。”
反射內存卡的通訊區別于其它常規的通訊方式,是一種無需軟件參與而實現數據共享的通訊方式。以PCI5565為例,PCI5565在系統中映射一個128M的內存空間,應用程序將采集的數據寫入板載的的內存中,而將這個內存中的數據共享到其它節點是由硬件來完成,硬件完成將數據以幀的方式傳遞到下一個節點,由于采用2.125G的光纖通訊這個速度是非常快的,縮短了數據同步的時間,在一些系統中可以認為兩個內存中的數據是完全一樣的。在實時性更高的系統中而且這個時間是可以預測的,因此在一些ms級或更低仿真周期的仿真系統中反射內存網的優勢非常明顯。
反射內存網區別于通用的通訊方式,但價格和成本一直比較高,不能像傳統網絡那樣可以將成本做到很低,這限制了反射內存的應用,在一些成本敏感的系統中,只能是與常規網絡互為補充。但反射內存的易用性降低了軟件開發的成本和周期,節省了CPU開銷,易于理解和使用,減小了系統的復雜度,縮短了系統研發周期減小了風險,這些優點使反射內存卡得到更多的應用。
目前反射內存網為廣泛的應用是在實時仿真系統,在這種系統中各個功能模塊劃分得十分清楚。負責采集數據的計算機,負責模型解算的計算機,負責圖像顯示的計算機,負責數據輸出的計算機。負責系統綜合控制的計算機等等,可以擴充和減少節點,進行分布外理。軟件開發也可以在不同的OS中進行。這使得多個員工合作快速開發出一個健壯的系統成為可能。
當然反射內存卡有更多的應用領域,這種可由設計人員自由發揮的,靈活設計系統。
反射內存特性
1. 高速,易于使用的光纖網絡
2. 33mhz 64-bit/32-bit 兼容 pci 總線,支持 3.3v 和 5.0v 電平
3. 66mhz 64-bit/32-bit 兼容 pci 總線,支持 3.3v 電平。
4. 網絡傳輸無需處理器參與
5. 可選冗余傳輸模式
6. 多達 256 個節點
7. 多模傳輸達 300 米,單模 10 公里
8. 自動調整數據包大小 4 到 64 字節
9. 光纖網絡傳輸速率 43mbyte/s 到 170mbyte/s
10. 帶校驗的 128/256mbytes 板載內存
11. 獨立 dma 通道
12. 可帶 32ibt 數據的網絡中斷
13. 在同一個網絡中可為不同體系結構進行大小端轉換
14. pio 窗口 2mbytes,16mbytes 到 64mbytes 和到板載內存大小可設置
15. 操作系統支持:windows,linux,vxworks 等
16. rohs 兼容
反射內存卡連接方式分為單向環形連接和星形連接兩種,單向環形網絡結構具有先天的“無沖突”、“全負載”、自然排序和嚴格確定傳輸延遲功能。這種網絡結構下,所有的節點無論以何種方式,同時以的速率突發或持續傳送數據,環形網絡都可以借助物理結構自然的實現無沖突的排序和傳播,不會對網絡實時性能和傳輸性能構成任何不利影響。網絡一旦構成,任意兩點間的傳輸延遲都是嚴格確定的。不僅如此,數據發送方還能利用環形回路,實時可靠的計算傳輸延遲和接收確認,具有極高的容錯性和可靠性。但是單向環形連接方法存在一個弊病,就是傳輸時所有的板卡必須加電才可以連通工作。解決此弊病的方法是采用星形連接,通過反射內存 hub 來旁路損壞或者掉電的板卡,構成更穩定的網路結構
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