基于NDIS的实时调度实现与应用

"一种基于NDIS的实时调度实现方法 (2004年)" 本文探讨了一种基于NDIS（Network Driver Interface Specification，网络驱动程序接口规范）的实时调度方法，适用于现场总线系统的实时性需求。NDIS是微软操作系统中用于网络驱动程序开发的标准接口，允许网络硬件供应商和软件开发者构建兼容的网络驱动程序。 现场总线系统在工业自动化领域中广泛应用，由于其对实时性的高要求，传统以太网技术往往无法满足。然而，随着以太网技术的发展，尤其是高速以太网的出现，将其应用于现场总线成为可能。文章提到，多家厂商正致力于将现场总线协议与以太网技术相结合，如FF的HSE计划，以及Profibus-DP、DeviceNET、ControlNet和LonWorks等协议的以太网版本。 在这样的背景下，作者提出了一个利用NDIS的实时调度解决方案。他们详细阐述了RM（Rate Monotonic，速率单调）调度算法，这是一种常见的实时任务调度策略，保证了周期性任务的执行时间确定性。同时，文章介绍了NDIS的网络驱动程序接口规范，包括驱动程序接口函数，这些函数允许驱动程序与操作系统进行通信，处理网络数据包的接收和发送。 为了实现实时调度，作者引入了中间驱动程序（Middleware Driver），它在原有的驱动程序和操作系统之间插入了一个实时层。中间驱动程序负责处理实时任务，通过拦截和修改网络数据包的传递，确保关键任务能够得到优先处理，从而满足实时性需求。文章中提到了使用C语言实现部分源代码，表明这种方法具有较低的实现复杂度和良好的可移植性。 此外，文章讨论了CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，载波监听多路访问/冲突检测）机制，这是以太网的基础访问控制方式，用于避免多个设备在同一时刻发送数据导致的冲突。在冲突发生时，设备会停止发送并发送阻塞信号，采用二进制指数退避策略重试发送，以减少冲突。 该方法提供了一种有效途径，将以太网的低成本和易用性与现场总线的实时性能需求相结合，对于提升工业自动化网络的性能和兼容性具有重要意义。由于其简单实现和高兼容性，这种方法有望在实际系统中得到广泛的应用。