工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)性能測試方法

　　由圖1可知，測試數(shù)據(jù)包的傳輸路徑為性能測試裝置(無線子節(jié)點)→協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置(無線主站)→主干網(wǎng)絡(luò)PLC主站→協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置( Modbus/TCP Client)→性能測試裝置。協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置由無線主站、 Modbus/TCPclient、Profibus-DP從站等組成。無線主站收到測試數(shù)據(jù)包后，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置變換成 Profius-DP報文并上傳至PLC控制器;PLC將報文分發(fā)至有線網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)映射區(qū)，進行數(shù)據(jù)處理后，通過Profibus-DP報文分發(fā)至協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置。協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置將該Profibus-DP報文轉(zhuǎn)換為Modbus/TCP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議報文，發(fā)送給測試節(jié)點。在此過程中采用時間戳的概念，記錄下每次數(shù)據(jù)包在各種協(xié)議中的接收廠發(fā)送時間、收發(fā)數(shù)據(jù)包的數(shù)量及其他有效信息，并最終計算出無線網(wǎng)絡(luò)的各種性能參數(shù)。

　　本文選擇了無線網(wǎng)絡(luò)的丟包率、無線網(wǎng)絡(luò)流量、無線網(wǎng)絡(luò)令牌循環(huán)時間和有線無線網(wǎng)絡(luò)的控制周期作為無線網(wǎng)絡(luò)性能的指標。丟包率指一段時間內(nèi)無線丟失的包個數(shù)與發(fā)送的包的總數(shù)量之比;無線網(wǎng)絡(luò)流量指單位時間內(nèi)發(fā)送接收的數(shù)據(jù)總和;令牌循環(huán)周期指同一個無線節(jié)點相鄰兩次收到令牌的循環(huán)時間，表達式為：

　　TokenCycle=Tn+1-Tn (1)

　　式中：Tn為無線節(jié)點C第N次收到令牌的時間;T n+1為第N+1次收到令牌的時間。

　　控制周期指在一組測試中，數(shù)據(jù)包離開A網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點記錄時間為Tsend ，經(jīng)過網(wǎng)關(guān)或者協(xié)議轉(zhuǎn)換器有效地穿越至B網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過主控制器后處理后再回到A網(wǎng)絡(luò)的目標節(jié)點時間為Trecv。控制周期計算表達式為：

　　ControlCycle=Trecv- Tsend (2)

　　二、裝置硬件實現(xiàn)

　　本文選擇了AT91RM9200處理器，工作溫度范圍為-40～+80℃，具有很好的抗干擾特點。通過SPI總線與NAITRS無線模塊連接，實現(xiàn)測試裝置的無線通信功能。無線模塊采用了線性調(diào)頻擴頻CSS技術(shù)作為實現(xiàn)工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.15.4a的物理層標準，測試裝置硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

　　AT91RM9200微處理器集成了以太網(wǎng)控制器，通過MDIO接口外擴DM9l61 以太網(wǎng)物理層接口芯片，對外通過Rj45網(wǎng)口與其他的Medbus節(jié)點進行通信，其本身作為一個Modbus/TCP Server節(jié)點。LCD顯示屏采用Topway的LM32019EWF，分辨率為320×240, 供電電壓為3.3V，它以8080總線的方式連接到AT91RM92OO微處理器上。

　　觸摸屏采用的是AD7843芯片，通過I/O口線連接到處理器上，模擬 SPI實現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信。系統(tǒng)擴展了DM9000網(wǎng)口與上位機進行通信，實現(xiàn)與上位計算機的數(shù)據(jù)交互;此外，還擴展了SDRAM存儲器和FLASH存儲器、 USB 接口、串口、輸入輸出I/O等。該裝置與測試網(wǎng)絡(luò)連接采用無線(基于IEEE802.15.4a標準CSS物理層的NAI TRS無線模塊)和有線( Modbus/TCP)的方式，實現(xiàn)與測控平臺的接入。

　　三、程序?qū)崿F(xiàn)

　　3.1 應(yīng)用程序設(shè)計

　　3.1.1 無線測試程序的實現(xiàn)

　　測試裝置通過無線接入到無線令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)，