光纖傳輸技術(shù)在伺服遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用

， ，，國(guó)強(qiáng)，

(1.北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所, 北京 100076； 2.北京特種機(jī)械研究所，北京 100143)

光纖傳輸技術(shù)在伺服遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)中的應(yīng)用

盛文巍1，王靜1，劉睿智1，王國(guó)強(qiáng)2，李鋼1

(1.北京精密機(jī)電控制設(shè)備研究所,北京100076； 2.北京特種機(jī)械研究所，北京100143)

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸是伺服遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)的一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容；由于伺服系統(tǒng)在地面測(cè)試過(guò)程中有大量突發(fā)性數(shù)據(jù)需要進(jìn)行傳輸，而且對(duì)實(shí)時(shí)性要求比較高，以往的伺服測(cè)試系統(tǒng)使用以太網(wǎng)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這種傳輸方式延遲會(huì)很高，最終造成伺服測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與實(shí)際產(chǎn)品的動(dòng)作嚴(yán)重脫節(jié)，無(wú)法正常完成伺服系統(tǒng)地面測(cè)試任務(wù)；為了解決以上問(wèn)題，對(duì)以太網(wǎng)協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸延遲進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)高傳輸速率的光纖傳輸技術(shù)進(jìn)行了研究，并將其應(yīng)用到伺服遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)中，很好解決了以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸延遲性高的問(wèn)題。

數(shù)據(jù)傳輸；實(shí)時(shí)性；光纖傳輸

0 引言

伺服系統(tǒng)是航天產(chǎn)品控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu),是航天產(chǎn)品控制回路的重要環(huán)節(jié)。伺服系統(tǒng)的性能直接關(guān)系到航天產(chǎn)品的控制穩(wěn)定性,因此伺服系統(tǒng)的測(cè)試非常重要[1]。伺服遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)是伺服性能測(cè)試的重要工具，其由多個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，在節(jié)點(diǎn)間有大量突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸，并且測(cè)試對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高。在遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)中，延遲主要由數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)造成。在航天產(chǎn)品伺服測(cè)試中測(cè)控系統(tǒng)往往采用上、下位機(jī)的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中上位機(jī)作為數(shù)據(jù)服務(wù)器，位于單元測(cè)試間，下位機(jī)作為測(cè)控服務(wù)器，位于伺服系統(tǒng)產(chǎn)品近端。現(xiàn)有的伺服測(cè)控系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)是利用雙絞線和交換機(jī)組建的以太網(wǎng)，使用TCP協(xié)議進(jìn)行通訊。由于以太網(wǎng)的突發(fā)大數(shù)據(jù)量傳輸延遲會(huì)很高，從而造成伺服測(cè)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與實(shí)際產(chǎn)品動(dòng)作嚴(yán)重脫節(jié)，無(wú)法正常完成測(cè)控任務(wù)。所以，針對(duì)以太網(wǎng)的高延遲性，本文主要介紹了以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)的延遲性分析以及光纖網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)和設(shè)計(jì)思路[2-7]。提出一種基于光纖傳輸技術(shù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)的研制方案。

1 以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸瓶頸分析

1)以太網(wǎng)自身的限制：物理層使用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)組建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，無(wú)中繼器環(huán)境下，為了保證信號(hào)強(qiáng)度，單根網(wǎng)線的長(zhǎng)度不能超過(guò)100米，即使是超5類(lèi)具有電磁屏蔽的雙絞線，在通訊距離較長(zhǎng)的復(fù)雜環(huán)境中也會(huì)明顯出現(xiàn)信號(hào)的衰減。

2)TCP協(xié)議的限制：TCP協(xié)議是面向連接，可靠的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，但是協(xié)議本身只保證數(shù)據(jù)能夠正確的發(fā)送至對(duì)方網(wǎng)卡，加入不能及時(shí)從網(wǎng)卡提取數(shù)據(jù)，會(huì)造成網(wǎng)卡緩存溢出或數(shù)據(jù)丟失，TCP協(xié)議不能處理此問(wèn)題。同時(shí)，TCP協(xié)議傳輸較大數(shù)據(jù)包時(shí)，延遲也會(huì)隨之增加。

3)操作系統(tǒng)的限制：在windows平臺(tái)以TCP方式對(duì)外發(fā)送的數(shù)據(jù)包中數(shù)據(jù)區(qū)的長(zhǎng)度具有限制，并且與操作系統(tǒng)有關(guān)。在一個(gè)線程發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下，單個(gè)數(shù)據(jù)包所能攜帶的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度才是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i所在，與網(wǎng)卡的規(guī)格無(wú)關(guān)。如果欲發(fā)送的數(shù)據(jù)超過(guò)了該最大值，則必須認(rèn)為將數(shù)據(jù)分包發(fā)送，并且每個(gè)數(shù)據(jù)包之間需要間隔一定的時(shí)間與計(jì)算機(jī)硬件運(yùn)行速度有關(guān)。按照目前采用windows平臺(tái)開(kāi)發(fā)，模擬采集64通道來(lái)計(jì)算(不包括1553B板卡采集數(shù)據(jù))，按照最大數(shù)據(jù)量，平均每個(gè)數(shù)據(jù)包中每個(gè)通道僅為16～17個(gè)點(diǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足測(cè)試的需要，如果分包發(fā)送，則人為的增加了數(shù)據(jù)的延遲，導(dǎo)致客戶端實(shí)時(shí)顯示與服務(wù)器端實(shí)際測(cè)試之間產(chǎn)生嚴(yán)重不同步，從而影響了整個(gè)測(cè)試流程執(zhí)行時(shí)間的準(zhǔn)確性。

綜上所述，全雙工以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臎_突檢測(cè)和重試以及TCP協(xié)議下數(shù)據(jù)包大小受到限制，數(shù)據(jù)的傳輸需要接收方的確認(rèn)，增加了網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)和延遲。因此必須設(shè)法改變以太網(wǎng)傳輸方式以解決以數(shù)據(jù)傳輸延遲的問(wèn)題。

2 光纖傳輸設(shè)計(jì)

2.1 以太網(wǎng)傳輸方式改光纖傳輸

放棄以太網(wǎng)TCP方式傳輸數(shù)據(jù)的方法，改為由內(nèi)存反射卡承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)。內(nèi)存反射卡的基本功能是實(shí)現(xiàn)不同計(jì)算機(jī)之間的內(nèi)存共享，板卡具有一定容量的板載緩存，當(dāng)數(shù)據(jù)寫(xiě)入板載緩存時(shí)，板卡會(huì)自動(dòng)通過(guò)光纖將數(shù)據(jù)同步至與其連接的內(nèi)存反射卡中，之后通過(guò)發(fā)送中斷通知對(duì)方板卡數(shù)據(jù)可以取讀，數(shù)據(jù)包延遲為400 ns，由于該辦法數(shù)據(jù)的發(fā)送和接受為不同的線路，所以數(shù)據(jù)流是單向的，不會(huì)出現(xiàn)全雙工以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)沖突，有效降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)際延遲。內(nèi)存反射卡代替以太網(wǎng)TCP/IP方式傳輸數(shù)據(jù)方案具有以下優(yōu)勢(shì)：

1)數(shù)據(jù)傳輸速率高， 板卡間數(shù)據(jù)帶寬可達(dá)并且2 Gbit/S沒(méi)有以太網(wǎng)單個(gè)線程無(wú)法完全使用其帶寬的問(wèn)題。

2)信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，板卡間的數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)光纖進(jìn)行，多模光纖的傳輸距離為100 m，單模光纖的傳輸距離可達(dá)300 m。

3)內(nèi)存反射卡不需要識(shí)別數(shù)據(jù)類(lèi)型，只需使用內(nèi)存地址和長(zhǎng)度即可將數(shù)據(jù)由內(nèi)存復(fù)制到板載緩存并發(fā)送，同樣數(shù)據(jù)接收方只需知道板載緩存地址和長(zhǎng)度便可將數(shù)據(jù)完全讀出，中間沒(méi)有數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化解析過(guò)程，從根本上解決了計(jì)算機(jī)負(fù)載高的問(wèn)題。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在模擬量信號(hào)采集64通道，5 K采樣率的條件下，方式a可以完成數(shù)據(jù)的傳輸。此時(shí)已經(jīng)影響了數(shù)據(jù)采集和顯示。當(dāng)提高采樣率至10 K，模擬量信號(hào)采集的同時(shí)加入了數(shù)字量采集數(shù)據(jù)時(shí)，同步方式占用的時(shí)間過(guò)多，會(huì)出現(xiàn)來(lái)不及執(zhí)行讀取板卡緩存函數(shù)的命令，使板卡緩存溢出的現(xiàn)象。

在模擬量信號(hào)采集64通道，5 K及10 K采樣率的條件下，方式b可以完成數(shù)據(jù)的傳輸，而且不會(huì)占用數(shù)據(jù)采集的時(shí)間，但是由于異步傳輸方式數(shù)據(jù)發(fā)送頻率較同步方式高，上位機(jī)在接收數(shù)據(jù)過(guò)程中CPU的占用率始終為100%，數(shù)據(jù)信號(hào)的顯示具有較大的延遲，并伴有一定幾率的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。

2.3 光纖傳輸設(shè)計(jì)方案

2.3.1 硬件設(shè)計(jì)

上位機(jī)為控制端，插有一塊光纖內(nèi)存反射卡，下位機(jī)插有內(nèi)存反射卡和其他功能板卡。功能板卡通過(guò)適配箱控制被測(cè)產(chǎn)品。上下位機(jī)通過(guò)光纖組成一個(gè)環(huán)型光纖通訊網(wǎng)絡(luò)。下位機(jī)從通訊網(wǎng)絡(luò)獲取上位機(jī)指令，控制被測(cè)產(chǎn)品，取得測(cè)試數(shù)據(jù)回傳給上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線顯示和數(shù)據(jù)分析處理。設(shè)計(jì)過(guò)程中始終把產(chǎn)品的可靠性放在第一位，充分借鑒吸收伺服測(cè)控系統(tǒng)的成功經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，強(qiáng)調(diào)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，突出硬件的可重用性，在設(shè)計(jì)中采取電磁兼容設(shè)計(jì)，減少元器件的品種和數(shù)量，同時(shí)也減少可調(diào)器件數(shù)目。采川了PXI工控機(jī)平臺(tái)，通過(guò)插針?lè)绞?，大大提高了板卡的接插牢固程度。PXI機(jī)箱的外型、結(jié)構(gòu)小巧與VXI機(jī)箱的外型、結(jié)構(gòu)相似，具有良好的防沖擊、防腐蝕、散熱和電磁屏蔽功能，與PCI方式的機(jī)箱相比較具有更好的抗振動(dòng)性能。測(cè)量系統(tǒng)機(jī)箱采用減振結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了設(shè)備的抗振性能。采用PXI極卡，提高測(cè)量系統(tǒng)的安全性和可靠性。選用19’標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜放置計(jì)算機(jī)、適配箱，提高系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠性。測(cè)量系統(tǒng)具有可靠性高、可操作性強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 測(cè)試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

2.3.2 軟件系統(tǒng)

上下位機(jī)測(cè)試軟件啟動(dòng)后，下位機(jī)軟件根據(jù)配置信息嘗試連接上位機(jī)，在上位機(jī)的控制下協(xié)商光纖通訊網(wǎng)絡(luò)緩存參數(shù)。緩存可以滿足并發(fā)的指令傳送、板卡控制和數(shù)據(jù)傳輸。緩存使用邏輯流程如圖2所示。

圖2 測(cè)試系統(tǒng)軟件邏輯圖

1)上位機(jī)軟件啟動(dòng)，上位機(jī)光纖卡處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。

2)下位機(jī)軟件啟動(dòng)，下位機(jī)光纖卡請(qǐng)求連接。

3)連接成功后下位機(jī)測(cè)試參數(shù)通過(guò)光纖卡上傳到上位機(jī)軟件。

4)上位機(jī)與本地參數(shù)比較計(jì)算得到通訊緩存起始地址和長(zhǎng)度。

5)根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的緩存參數(shù)設(shè)置下位機(jī)本地緩存。

6)向下位機(jī)發(fā)送緩存指令，下位機(jī)接受指令并且校驗(yàn)正確后控制被測(cè)產(chǎn)品運(yùn)動(dòng)并采集測(cè)試數(shù)據(jù)，標(biāo)記隊(duì)列緩存塊為使用，失敗重試。

7)下位機(jī)向上位機(jī)發(fā)送測(cè)試數(shù)據(jù)。

8)上位機(jī)接收數(shù)據(jù)并標(biāo)記隊(duì)列緩存塊為空閑，失敗重試。

9)上位機(jī)接收數(shù)據(jù)完成后返回6)，未完成繼續(xù)接收數(shù)據(jù)。

10)下位機(jī)發(fā)送指令完成后繼續(xù)置為等待指令狀態(tài)。

在實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，數(shù)據(jù)服務(wù)器和測(cè)試服務(wù)器位于不同的工作位置上并通過(guò)光纖內(nèi)存反射網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。軟件系統(tǒng)由存放于數(shù)據(jù)服務(wù)器端和測(cè)試服務(wù)器端的兩部分組成，即客戶端軟件和服務(wù)器端軟件，通過(guò)自協(xié)商緩存大小的握手協(xié)議和基于數(shù)據(jù)塊隊(duì)列的傳輸協(xié)議進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的可靠傳輸。使用中斷通知和中斷優(yōu)先級(jí)隊(duì)列降低上下位機(jī)系統(tǒng)負(fù)載，提高可靠性和穩(wěn)定性。

軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意緩沖設(shè)計(jì)，反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)中各計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)具有的共享內(nèi)存參數(shù)可能不同，網(wǎng)絡(luò)中各計(jì)算機(jī)會(huì)在主機(jī)的控制下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸參數(shù)的協(xié)商，保證網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)擁有的共享內(nèi)存大小，地址，速率相同；網(wǎng)絡(luò)參數(shù)協(xié)商結(jié)束后，各節(jié)點(diǎn)會(huì)將共享內(nèi)存根據(jù)產(chǎn)品特性劃分為一定數(shù)量的帶有標(biāo)記功能的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行管理；下位機(jī)的采集數(shù)據(jù)打包后按塊進(jìn)行傳輸，將數(shù)據(jù)塊進(jìn)行標(biāo)記后通知主機(jī)，主機(jī)將標(biāo)記的塊的位置信息向網(wǎng)絡(luò)中廣播，阻止其他節(jié)點(diǎn)對(duì)標(biāo)記后的數(shù)據(jù)塊進(jìn)行寫(xiě)入操作，保持共享內(nèi)存中數(shù)據(jù)的一致性。節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)取得數(shù)據(jù)后通知主機(jī)，由主機(jī)在接收到所有節(jié)點(diǎn)的讀取數(shù)據(jù)完成通知后將數(shù)據(jù)塊回收，排入可用數(shù)據(jù)塊隊(duì)列；反射內(nèi)存網(wǎng)絡(luò)協(xié)商網(wǎng)絡(luò)參數(shù)時(shí)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在共享內(nèi)存中會(huì)被分配一個(gè)唯一區(qū)域用于本節(jié)點(diǎn)的心跳信息更新，每個(gè)節(jié)點(diǎn)定期監(jiān)測(cè)其它節(jié)點(diǎn)的心跳信息，如果在設(shè)定閥值時(shí)間內(nèi)心跳信息無(wú)變化，網(wǎng)絡(luò)可能中斷，則節(jié)點(diǎn)可根據(jù)自身的網(wǎng)絡(luò)異常處理機(jī)制機(jī)制進(jìn)行處理。

基于數(shù)據(jù)塊隊(duì)列的傳輸協(xié)議是將光纖內(nèi)存反射卡的板載緩存根據(jù)預(yù)設(shè)計(jì)算值劃分為固定大小的數(shù)據(jù)塊隊(duì)列，原始數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中以數(shù)據(jù)塊為單位進(jìn)行傳輸，按先進(jìn)先出原則組成數(shù)據(jù)通訊緩沖區(qū)，可有效減少通訊雙方的計(jì)算量。同時(shí)根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整預(yù)設(shè)值使數(shù)據(jù)塊大小符合Windows操作系統(tǒng)內(nèi)存管理優(yōu)化條件，減小操作系統(tǒng)通訊負(fù)載。

2.4 光纖傳輸實(shí)施方案

(1)使用兩臺(tái)PXI[8-12]計(jì)算機(jī)作為上下位機(jī)，以VMIC 5565光纖內(nèi)存反射卡作為通訊網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間用兩根單模光纖連接，組成一個(gè)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。該卡使用內(nèi)存映射技術(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)通信，具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、使用簡(jiǎn)單，通常兩結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延遲為納秒(或微秒)級(jí)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)高速互聯(lián)。

2)通訊網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)定時(shí)在固定位置利用網(wǎng)絡(luò)剩余帶寬更新自身的心跳信息，該信息由主控上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如果心跳信息在閥值時(shí)間內(nèi)沒(méi)有更新，則主控上位機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障處理，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性。

3) 添加監(jiān)視計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)后，可以使用光纖Hub組建星型通訊網(wǎng)絡(luò)測(cè)試系統(tǒng)，可以減少環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的通訊延遲，整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 星型網(wǎng)絡(luò)連接圖

4)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，需要采集的模擬信號(hào)通過(guò)與伺服系統(tǒng)連接的電纜傳送到適配箱內(nèi)，擺角測(cè)量信號(hào)由采集電纜送入A/D采集卡，由下位機(jī)完成伺服測(cè)量信號(hào)的處理，最后將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)光纖發(fā)送至上位機(jī)顯示。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

為驗(yàn)證光纖傳輸方案優(yōu)于以太網(wǎng)傳輸方案，在模擬采集64通道，5 K及10 K采樣率的條件下使用伺服遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算機(jī)配置如下：

上位機(jī)： Pentium M單核2.0 GHz， 2 G內(nèi)存

下位機(jī)： Core Duo2 T7500雙核2.2 GHz，4 G內(nèi)存

3.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，以太網(wǎng)傳輸方式可以完成數(shù)據(jù)的傳輸，而且不會(huì)占用數(shù)據(jù)采集的時(shí)間，但是由丁數(shù)據(jù)發(fā)送頻率較高，上位機(jī)在接收數(shù)據(jù)過(guò)程中CPU的占用率始終為100%，數(shù)據(jù)信號(hào)的顯示具有較大的延遲，并伴有一定幾率的數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。軟件運(yùn)行過(guò)程中下位機(jī)的CPU占用率在50%～60%左右，上位機(jī)開(kāi)始接收數(shù)據(jù)后CPU 占用率始終為100%，下位機(jī)關(guān)閉讀取板卡的相關(guān)函數(shù)后CPU占用率在50%左右浮動(dòng)，換算為單核則在100%以上，下位機(jī)不執(zhí)行讀取板卡緩存函數(shù)命令后，上下位機(jī)的數(shù)據(jù)運(yùn)算量相似，并且由下位機(jī)的CPU核心執(zhí)行效率遠(yuǎn)高于上位機(jī)的CPU核心執(zhí)行效率，所以上位機(jī)CPU在接收數(shù)據(jù)過(guò)程中處于超負(fù)荷執(zhí)行狀態(tài)，正因如此，一旦上位機(jī)操作系統(tǒng)某個(gè)進(jìn)程占用的時(shí)間片稍多，就會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟火現(xiàn)象，同時(shí)顯示控件無(wú)法獲得足夠的CPU時(shí)間片處理數(shù)據(jù)，造成數(shù)據(jù)顯示的延遲。

光纖傳輸方式可以完成數(shù)據(jù)的傳輸，而且不會(huì)占用數(shù)據(jù)采集的時(shí)間，上位機(jī)在接收數(shù)據(jù)過(guò)程中CPU的占用率始終為20%，數(shù)據(jù)信號(hào)的顯示基本無(wú)延遲，不存在數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。軟件運(yùn)行過(guò)程中下位機(jī)的CPU占用率在20%～30%左右，軟件運(yùn)行良好。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)中包括了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化解析所耗費(fèi)資源與網(wǎng)絡(luò)傳輸耗費(fèi)資源的比較， 其中包括CPU資源利時(shí)間，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在大量(數(shù)據(jù)量4000以上)數(shù)據(jù)的傳輸中，數(shù)據(jù)解析所占用的時(shí)間將大大高于網(wǎng)絡(luò)傳輸所耗費(fèi)的時(shí)間，并且大量的CPU資源被用于數(shù)據(jù)解析。所以往使用TCP方式傳輸數(shù)據(jù)的前提，高CPU的使用率和數(shù)據(jù)顯示的延遲無(wú)法通過(guò)優(yōu)化軟件避免，只能通過(guò)提高硬件配置在一定程度上解決。伺服測(cè)試系統(tǒng)下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳輸回上位機(jī)進(jìn)行顯示的過(guò)程中，當(dāng)采樣率較大或信號(hào)頻率比較高的情況下，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中有較大的延遲，并伴有數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象。光纖傳輸技術(shù)方案有效的解決了以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)延遲性高的缺點(diǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

光纖傳輸技術(shù)已成功應(yīng)用于某航天產(chǎn)品伺服遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)上，其顯著降低了宿主計(jì)算機(jī)的負(fù)載，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和健壯性，能夠以很小的資源開(kāi)銷(xiāo)對(duì)通訊網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)高速互聯(lián)，數(shù)據(jù)傳輸無(wú)延遲，對(duì)后續(xù)型號(hào)的研制過(guò)程起到了借鑒意義，具有廣泛的應(yīng)用前景。

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ApplicationofOpticalFiberTransmissionTechnologyinServoRemoteTestTystem

Sheng Wenwei1，Wang Jing1，Liu Ruizhi1，Wang Guoqiang2，Li Gang1

(1.Beijing Research Institute of Precise Mechatronic Controls，Beijing 100076,China;2.Beijing Research Institute of Special Machinery, Beijing 100143,China)

Remote data transmission is an important research content of the servo remote test system. In test process of the servo system,It has a lot of burst data and higher real-time property.In the past,the test system used a data transmission mode based on Ethernet TCP/IP protocol.This kind of transmission has a higher latency resulting in the real-time monitoring of the actual product action seriously out of line,and can not complete the tsst task.In order to solve the above problems,It analyzes the Ethernet data transmission delay and studies a high speed optical fiber transmission technology. The technology is applied to the servo remote test system and solves the problem of high delay of Ethernet data transmission.

data transmission; real-time; optical fiber transmission

2017-05-14；

2017-07-24。

盛文巍(1986 -)，男，山東蓬萊人，碩士，工程師，主要從事測(cè)控軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)方向的研究。

1671-4598(2017)11-0047-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.11.012

TP273

A