一、 引言

　　一個現代化工業企業的網絡環境一般可分為四個層次：

　　Internet：實現企業之間的信息交流；
　　Intranet：實現企業內部管理、財務、辦公及人事等的信息化；
　　Infranet：實現工業企業現場生產設備級的綜合管理、調度與監控等；
　　Embedded Network ：嵌入式網絡。實現生產設備內部多個分布式子系統之間的實時通信。

　　Internet、Intranet都基于TCP/IP協議簇，Intranet是面向廣域網的Internet在企業內部局域網上的延伸。 Infranet的建設目前主要采用各種現場總線協議，如ProfiBus、Lonwork、CAN等。

　　隨著社會的進步和技術的發展，現代機電控制系統往往包括若干個子系統，每個子系統既自成一體，擁有自己獨立的CPU，又與其它子系統緊密協調。嵌入式網絡就是實現子系統間相互通信的手段。

　　二、對嵌入式網絡的特殊要求

　　嵌入式網絡通常應用在環境比較惡劣的工業生產現場，因此在以下幾個方面有其自身獨特的要求：

　　1. 實時性：生產設備內部多個分布式子系統信息耦合通常比較緊密，對實時性要求很高，這就要求所用的網絡協議具有可確定的實時性能，即極壞情況下的響應時間是可確定的；另外在網絡節點數比較多，或者有些節點對實時響應要求特別高時，網絡協議還應支持優先級調度，以提高時間緊迫型任務的信息傳輸可確定性。

　　2. 可靠性：嵌入式網絡本身的可靠性直接影響設備的有效作業率、成品率和生產效率，要求網絡能動態增加/刪除節點；生產現場比較惡劣的電磁環境要求嵌入式網絡本身具有很強的抗干擾能力、檢錯和糾錯能力以及快速恢復能力；

　　3. 通信效率：嵌入式網絡通信的特點之一是子系統之間通信非常頻繁，但每次通信的信息長度很短，因此要求嵌入式網絡協議盡量采用短幀結構，且幀頭和幀尾盡可能短，從而提高通信效率和帶寬的利用率；

　　4. 雙重混合支持：不同工作環境的巨大差異決定了嵌入式網絡應具有靈活的介質訪問協議，不但支持多種介質（雙絞線、同軸電纜、光纜），而且支持混合拓撲結構（星型、環型、總線型），有時甚至要求同一個嵌入式網絡能同時使用多種介質和多種網絡拓撲。如在噪聲環境中，系統中一部分連接需要使用光纜，其它部分則使用雙絞線或同軸電纜。同軸電纜適于采用總線拓撲，而光纖則更適于環型或星型拓撲，這就要求網絡協議具有雙重混合支持。

　　5. 實現難度和造價：嵌入式系統通常需要針對實際需求進行專門設計與制造，這就要求其中的網絡系統軟硬件容易實現，并與子系統控制部分集成，有關元器件商品化程度高，造價較低。

　　6. 開放性：嵌入式網絡必需具有良好的開放性，一方面能通過企業Infranet連接到Intranet中，實現企業生產管理的管控一體化；另一方面應具有公開透明的開發界面，資料完備，實現系統硬件、軟件的自主開發和集成。

此外，嵌入式網絡系統必須配置靈活、維護簡便。

　　通常，嵌入式網絡就覆蓋范圍而言屬于局域網。按照ISO/OSI的觀點，TCP/IP協議簇位于網絡層以上。顯然，TCP/IP協議簇已經超出了嵌入式網絡系統的范疇。嵌入式網絡包括ISO/OSI七層模型中的物理層和數據鏈路層。數據鏈路層在具體實現上可劃分成兩個子層：介質訪問控制子層（MAC子層）和邏輯鏈路控制子層（LLC子層）。MAC子層包括物理層接口硬件和實現介質訪問協議的通信控制器；通常LLC子層由軟件實現（用戶自主開發）。因此，嵌入式系統設計中網絡通信協議選擇的核心是介質訪問協議的選擇。