工业以太网中的UDP实现与应用

"工业以太网的发展需求、基本原理及UDP的实现" 工业以太网在21世纪初的兴起，源于多个因素。首先，现场总线标准的多样性和难以统一性增加了系统的复杂性，比如有8种不同的国际电工委员会(IEC)现场总线技术标准，这导致了不同标准系统间互连和互操作的挑战。其次，随着仪器仪表的智能化，对信息集成的需求增加，尤其是带宽的需求，因为传统的现场总线如基金会总线FF的H1和PROFIBUS-PA的传输速率较低，无法满足高速数据传输的要求。再者，为了实现远程监控和生产效率的提升，工业以太网能直接与商业网络集成，无需额外设备。 工业以太网的优势在于其开放性和兼容性。作为由IEEE802.3定义的标准，它被广泛接纳，特别是对于PLC和DCS厂商。以太网还向下兼容，如快速以太网在保持与传统以太网兼容的同时，提升了传输速度至100Mbps，并且可以利用现有的布线基础设施。此外，以太网允许逐步引入新技术，确保了系统的可扩展性。 在UDP（用户数据报协议）的实现中，它是无连接的传输层协议，提供了简单高效的数据传输服务。在工业以太网中，UDP扮演着关键角色。当应用层的数据包传递到UDP层时，UDP会添加自己的首部，包括源和目标端口号，以及计算校验和。这个校验和的计算需要一个伪首部，它包含IP源和目标地址、协议类型和数据长度等信息，以确保数据的完整性和正确性。 发送UDP数据报的函数是`udp_send()`，它接收来自应用层的数据缓冲区指针、端口号和数据长度，然后封装成UDP数据帧并传递给下一层，通常是网络层。相反，`udp_rcve()`函数负责接收下层传来的数据包，检查校验和，如果正确则剥离UDP首部并将数据传递给应用层。`udp_echo_service()`是一个简单的示例函数，它将接收到的UDP数据包原样返回给源IP地址，常用于测试和诊断目的。 总结来说，工业以太网的出现解决了现场总线的复杂性、带宽限制和网络集成问题，而UDP作为其基础协议之一，确保了数据的有效传输和校验，为工业自动化提供了可靠的基础架构。