工业以太网中的UDP实现与应用
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更新于2024-08-14
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"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。
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VayneYin
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