基于RS485總線的存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)研究

(無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 無(wú)錫 214153)

基于RS485總線的存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)研究

趙衛(wèi)

(無(wú)錫商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇無(wú)錫214153)

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)存在網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試精準(zhǔn)度低、不能對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試、數(shù)據(jù)屬性測(cè)試不明確等問(wèn)題，為此，基于RS485串行連接框圖和存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)展開(kāi)研究;采用信息融合技術(shù)中的信息融合算法得出測(cè)試估計(jì)誤差方陣，完善傳統(tǒng)技術(shù)中精準(zhǔn)度低的問(wèn)題;利用定義模型和動(dòng)態(tài)模型有限內(nèi)存的處理技術(shù)，對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)內(nèi)存進(jìn)行訪問(wèn)，從而對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試;采用分布式計(jì)算技術(shù)，利用二元制算法測(cè)試存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的質(zhì)量，從而確定數(shù)據(jù)的屬性;通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，文章的測(cè)試技術(shù)不但能夠確定數(shù)據(jù)屬性，還能提高網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試精準(zhǔn)度，并對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，為我國(guó)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

基于RS485總線；存儲(chǔ)器；網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)

0 引言

檢測(cè)系統(tǒng)在電子工程中被廣泛地應(yīng)用，檢測(cè)技術(shù)得到了快速發(fā)展，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)存在網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試精準(zhǔn)度低、不能對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試、數(shù)據(jù)屬性測(cè)試不明確等問(wèn)題，已經(jīng)不能滿足各個(gè)領(lǐng)域的需求[1]。文獻(xiàn)[2]提出了一種OPC技術(shù)，該技術(shù)能夠?qū)θ繑?shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，但是存在精準(zhǔn)度較低的問(wèn)題；文獻(xiàn)[3]提出了一種以太網(wǎng)技術(shù)，該技術(shù)能夠準(zhǔn)確地測(cè)試出數(shù)據(jù)屬性，但是存在不能測(cè)試全部數(shù)據(jù)的問(wèn)題。

針對(duì)上述觀點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)展開(kāi)研究。利用信息融合算法得出測(cè)試估計(jì)誤差方陣，從而提高網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試精準(zhǔn)度；針對(duì)不能對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試的問(wèn)題，采用了有限內(nèi)存的處理技術(shù)，對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試；針對(duì)數(shù)據(jù)屬性測(cè)試不明確的問(wèn)題采用了分布式計(jì)算技術(shù)。該測(cè)試技術(shù)能夠與質(zhì)量管理相結(jié)合，形成了生產(chǎn)線上產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、質(zhì)量監(jiān)控于一體的測(cè)試技術(shù)，并且可以構(gòu)建數(shù)據(jù)庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)基于RS485總線存儲(chǔ)器中信息質(zhì)量的追蹤。

1 存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試結(jié)構(gòu)及原理

網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)能夠?qū)⒒赗S485總線存儲(chǔ)器中的計(jì)算機(jī)單元、模塊單元、智能存儲(chǔ)單元通過(guò)網(wǎng)絡(luò)有效的融合在一起，構(gòu)成一個(gè)分布式的測(cè)試結(jié)構(gòu)，方便網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試的進(jìn)行。

采用RS485串行接口總線來(lái)實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的信息存儲(chǔ)，利用平衡差分信息總線的半雙工形式進(jìn)行信息的傳達(dá)，這種方式的運(yùn)用能夠使多站點(diǎn)的連接變得更加方便，連接框圖如圖1所示。

圖1 RS485串行連接框圖

由圖1可知：一條信息由發(fā)送端進(jìn)行發(fā)送，控制端進(jìn)行信息大小的檢測(cè)與時(shí)間差的控制，經(jīng)過(guò)A線傳遞到接收器；另一條信息正好與上一條信息傳輸?shù)姆较蛳喾?，?jīng)過(guò)B線傳遞到接收器。傳遞的接口可采用MAX485、SN75LBC184的芯片，信息的接收方式可利用平衡差分來(lái)實(shí)現(xiàn)[4-6]。

使用RS485串行接口總線能夠?qū)崿F(xiàn)通信的高靈敏性和抗干擾能力，以層次為組織結(jié)構(gòu)的主要方式，根據(jù)開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)OSI模型的通信標(biāo)準(zhǔn)體系來(lái)組織網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足標(biāo)準(zhǔn)通信的要求。

存儲(chǔ)器是由信息的放大器、轉(zhuǎn)換器、處理器以及數(shù)據(jù)信息處理等模塊組成的，如圖2所示。

圖2 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

由圖2可知：存儲(chǔ)器的信息由放大器放大之后，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換器將信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字的形式，傳送到CPU中，CPU對(duì)傳送的數(shù)字進(jìn)行誤差補(bǔ)償和工程量轉(zhuǎn)換的處理，同時(shí)進(jìn)行多種功能的組建。數(shù)字的通信模塊需要按照國(guó)際通信標(biāo)準(zhǔn)將存儲(chǔ)器中信息傳送到網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行處理，存儲(chǔ)器以網(wǎng)絡(luò)的形式與控制器和執(zhí)行器共同構(gòu)成數(shù)據(jù)的分布式采集和網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。使用RS485串行接口作為總線，可以簡(jiǎn)單地將雙絞線作為介質(zhì)，如果局部出現(xiàn)非接觸性跨越時(shí)，可以使用無(wú)線的接入方法，促使每一條線路上都能承受數(shù)百只網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)器。

網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)主要包括信息融合技術(shù)、有限內(nèi)存的處理技術(shù)、分布式計(jì)算技術(shù)。采用信息融合技術(shù)中的信息融合算法得出測(cè)試估計(jì)誤差方陣，完善傳統(tǒng)技術(shù)中精準(zhǔn)度低的問(wèn)題。利用定義模型和動(dòng)態(tài)模型有限內(nèi)存的處理技術(shù)，對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)內(nèi)存進(jìn)行訪問(wèn)，從而對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。采用分布式計(jì)算技術(shù)，利用二元制算法測(cè)試存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的質(zhì)量，從而確定數(shù)據(jù)的屬性。

2 存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試

2.1 測(cè)試存儲(chǔ)信息估計(jì)誤差方陣

存儲(chǔ)信息融合是一項(xiàng)多源信息的處理技術(shù)，能夠針對(duì)基于RS485總線存儲(chǔ)器中的精準(zhǔn)度高、信息傳送距離長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)進(jìn)行測(cè)試。存儲(chǔ)信息融合集信息處理、人工智能統(tǒng)計(jì)、科學(xué)識(shí)別等技術(shù)于一體，通過(guò)觀察各種目標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)龐大信息的網(wǎng)絡(luò)化檢測(cè)，能夠最大限度的獲取存儲(chǔ)信息的狀態(tài)和特征。不同的存儲(chǔ)信息無(wú)論是時(shí)間還是空間都具有較大的冗余性和互補(bǔ)性，能夠擴(kuò)充測(cè)試的時(shí)間和空間，避免存儲(chǔ)器在接受網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)的盲區(qū)，有效地提高了信息的更新頻率。同類存儲(chǔ)信息融合能夠提高工作性能；不同類型的存儲(chǔ)信息融合能夠獲取存儲(chǔ)的目標(biāo)和多方面的屬性，使測(cè)試的工作順利完成。當(dāng)存儲(chǔ)器在電磁波干擾性極強(qiáng)的環(huán)境下，可以使用信息融合算法提高基于RS485總線存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試的精準(zhǔn)性。

2.2 信息融合算法

基于RS485總線存儲(chǔ)器組成的融合系統(tǒng)包括了M個(gè)存儲(chǔ)器和M各子系統(tǒng)，因此進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試的時(shí)候，需要根據(jù)信息融合基本理論，收集較多的數(shù)據(jù)信息，使測(cè)試精準(zhǔn)性提高。使用魯棒性極強(qiáng)的CKF系統(tǒng)[7-8]，結(jié)合存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)，利用基于RS485總線的平衡差分原理，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器的信息最優(yōu)融合手法，如圖3所示。

圖3 存儲(chǔ)器信息最優(yōu)融合框圖

假設(shè)在t時(shí)刻內(nèi)獲取存儲(chǔ)器中的信息如下所示：

1)測(cè)試的預(yù)計(jì)值at|t-1和預(yù)測(cè)的誤差陣bt|t-1；

2)存儲(chǔ)子系統(tǒng)k預(yù)測(cè)值ak,t|t-1和預(yù)測(cè)誤差陣bk,t|t-1；

3)存儲(chǔ)子系統(tǒng)k的估計(jì)值akt|t和預(yù)測(cè)的誤差陣bk,t|t；

4)存儲(chǔ)子系統(tǒng)k預(yù)測(cè)的誤差系統(tǒng)Qk,t|。

由此可得出存儲(chǔ)信息融合網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試估計(jì)誤差方陣為：

(1)

(2)

利用該算法能夠清晰地分析出網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試估計(jì)的誤差，從而提高基于RS485總線存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試的精準(zhǔn)性。

2.3 利用有限內(nèi)存處理方法測(cè)試全部數(shù)據(jù)

基于RS485總線的存儲(chǔ)器中，由于各種原因造成了數(shù)據(jù)的不完整、有噪聲、模糊或不可信，該類數(shù)據(jù)也被稱為不確定性數(shù)據(jù)[9-10]。產(chǎn)生不確定性數(shù)據(jù)的原因主要是因?yàn)榇鎯?chǔ)器自身存在的誤差所引起的原始數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)自身存在的應(yīng)用層數(shù)據(jù)不確定以及傳輸過(guò)程出現(xiàn)錯(cuò)誤等，因此需要對(duì)不確定數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試。在網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試的過(guò)程中，其數(shù)據(jù)的模型已經(jīng)不再屬于靜態(tài)的離線數(shù)據(jù)，而是不斷輸入的不確定性數(shù)據(jù)流，由于數(shù)據(jù)量的逐漸增加，不能對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，因此，使用有限內(nèi)存的處理技術(shù)。

根據(jù)不同定義，可將處理模型分為定義模型和動(dòng)態(tài)模型。

1)定義模型所需要的存儲(chǔ)信息時(shí)間為過(guò)去的某個(gè)固定時(shí)間到現(xiàn)在的時(shí)間，該模型的窗口隨著時(shí)間的推移逐漸變大，如圖4所示。

圖4 定義模型窗口

由圖4可知：在該模型窗口下，能夠準(zhǔn)確地了解信息存儲(chǔ)的時(shí)間，并且隨著時(shí)間的流逝，其窗口逐漸地變大。

2)動(dòng)態(tài)模型所需要的存儲(chǔ)信息不再是過(guò)去的整個(gè)信息集，而是由信息轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)的集合，該模型的窗口隨著時(shí)間的推移不發(fā)生改變，如圖5所示。

圖5 動(dòng)態(tài)模型窗口

由圖5可知：在該模型窗口下，能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)集，隨著時(shí)間的流逝，其窗口并沒(méi)有發(fā)生改變。

2.4 存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試完成

基于RS485總線的存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試是將測(cè)試的信息分散化，隨著信息的逐漸增加，需要測(cè)試的項(xiàng)目和節(jié)點(diǎn)都變得比較分散，難以對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行高精度測(cè)試，數(shù)據(jù)屬性測(cè)試不明確，有的甚至是惡意數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的信息，這無(wú)疑是給測(cè)試帶來(lái)了巨大的難題，因此需要使用分布式計(jì)算技術(shù)來(lái)解決問(wèn)題。

針對(duì)存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試的要求，采用了分布式計(jì)算技術(shù)中的本地化功能，該功能是在COM基礎(chǔ)上增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)支持力，并使用二元制算法測(cè)試存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

設(shè)置r1為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)信息；r2為惡意的數(shù)據(jù)信息，可以得出數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測(cè)的統(tǒng)計(jì)函數(shù)：

p=et[bt|t-1]-1et

(3)

公式(3)中：統(tǒng)計(jì)函數(shù)p的自由度服從為α的χ2分布，即為p～χ2，α為信息向量的維數(shù)。如果在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)的時(shí)候，其精確度為β，則：

(4)

根據(jù)上述數(shù)據(jù)信息質(zhì)量的好壞，可以將模塊之間的操作性大大增強(qiáng)，使測(cè)試的數(shù)據(jù)共享，從而完成對(duì)存儲(chǔ)器全部數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)化高精度測(cè)試。

存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)的采集、發(fā)布、處理都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)的，基于DCOM技術(shù)應(yīng)用組件模型的開(kāi)發(fā)，應(yīng)該提供對(duì)外的標(biāo)準(zhǔn)接口，具有較強(qiáng)的開(kāi)放性和擴(kuò)充性，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與客戶端管理的無(wú)縫連接。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為了驗(yàn)證基于RS485總線的存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)的有效性進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)步驟如下：

1)設(shè)置實(shí)驗(yàn)參數(shù)與環(huán)境；

2)傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)與本文測(cè)試技術(shù)的精準(zhǔn)度并進(jìn)行對(duì)比；

3)測(cè)試兩種技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)檢測(cè)容量的比較，得出對(duì)比結(jié)果，并分析；

3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與參數(shù)設(shè)置

在網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試過(guò)程中，使用RouterTest配置MPLS報(bào)文，為了使實(shí)驗(yàn)的環(huán)境更加的逼真，在測(cè)試的儀器上建立了多業(yè)務(wù)的流量管理，并作為主要功能對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)試進(jìn)行監(jiān)視。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)MPLS/VPN的測(cè)試主要包含了以下幾個(gè)模塊，分別是：LDP、MPBGP、BGP，并測(cè)試了LDP與BGP的接入情況，在該網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，安全性較高，有利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置

3.2 測(cè)試精準(zhǔn)度的結(jié)果與分析

根據(jù)上述的參數(shù)設(shè)置，選擇存儲(chǔ)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為38～52字節(jié)，將傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)與本文測(cè)試技術(shù)的精準(zhǔn)度進(jìn)行對(duì)比，不確定數(shù)據(jù)測(cè)試精準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 兩種測(cè)試技術(shù)的對(duì)比

由圖6可知：傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)與本文測(cè)試技術(shù)在數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為38～41字節(jié)中，測(cè)試精準(zhǔn)度大約相同，都在0～38%中呈上升的趨勢(shì)；而隨著數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的增加，本文技術(shù)測(cè)試的精準(zhǔn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的技術(shù)。

3.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量的結(jié)果與分析

選擇存儲(chǔ)數(shù)據(jù)速率為0～14 kb/s，1000 kb的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，將傳統(tǒng)的測(cè)試技術(shù)與本文測(cè)試技術(shù)的中對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量的大小進(jìn)行對(duì)比，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

圖7 實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

由圖7可知：隨著存儲(chǔ)數(shù)據(jù)速率的增加，本文技術(shù)能對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試，而傳統(tǒng)技術(shù)只能測(cè)試750 kb的數(shù)據(jù)。

3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以看出在數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為38～41字節(jié)中，本文測(cè)試技術(shù)精準(zhǔn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)技術(shù)；在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)速率為0～14 kb/s，1000 kb的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量，本文技術(shù)能對(duì)全部數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)不但能夠提高網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試精準(zhǔn)度，還能明確數(shù)據(jù)屬性，對(duì)基于RS485總線存儲(chǔ)器的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試具有重要的影響，同時(shí)也能夠?yàn)槠髽I(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)作用，對(duì)于高校管理也能使用網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試對(duì)系統(tǒng)的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)是集數(shù)據(jù)的采集、傳輸、處理于一體的綜合測(cè)試技術(shù)，將電子檢具結(jié)合網(wǎng)絡(luò)，能夠使信息處理變得更加的方便，對(duì)于故障診斷的問(wèn)題也能輕易的檢測(cè)，最重要的是實(shí)現(xiàn)了資源共享，成功的解決了生產(chǎn)的自動(dòng)化問(wèn)題。

在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)下，基于RS485總線的存儲(chǔ)器網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)的研究備受關(guān)注，只有明確新時(shí)期的戰(zhàn)略性要求，才能緊跟國(guó)際網(wǎng)絡(luò)測(cè)試的發(fā)展潮流。采取對(duì)國(guó)際測(cè)試技術(shù)的科技跟蹤和技術(shù)消化，實(shí)現(xiàn)自主的創(chuàng)新，才能研制出可靠性高、擴(kuò)展性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)。

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StudyontheMemoryNetworkingTestTechnologyBasedonRS485Bus

Zhao Wei

(Wuxi Institute of Commerce,Wuxi 214153,China)

Traditional networked test network test technology in low precision, not all the data for testing, testing data attributes are not clear, therefore, based on the RS485 serial connection diagram and storage structure of networked test technology research. The information fusion algorithm based on information fusion is used to obtain the error square matrix of the test and improve the accuracy of the traditional technology. The whole data is tested by using the definition model and the dynamic model limited memory processing technology to access the entire storage memory. Using the distributed computing technique, the quality of data in storage is measured by binary system algorithm to determine the attribute of data. Conclusion through the experiment, this paper test technology can not only determine data attributes, it can improve networked test precision, and testing data, for our country network testing technology laid a solid foundation in the future.

based on RS485 bus; memory; networked testing technology

2017-08-15；

2017-08-21。

趙 衛(wèi)(1976-)，男，江蘇連云港人，碩士，副教授，主要從事計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)方向的研究。

1671-4598(2017)10-0206-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2017.10.052

TP274

A