軟件的穩定性和抗干擾性是衡量系統可靠性的重要指標。本主站在軟件實現中所采取的保證可靠性措施主要有防錯設計、糾錯設計、故障恢復設計等。

　　防錯設計：主要體現在系統程序自檢技術及數據封裝方面。系統軟件設計過程中采用分層結構，與硬件操作相關的層的通信采用單獨通信模塊完成，這些層次之間通過層間接口進行通信，層間接口在設計過程中對輸入的參數全部進行有效性檢查(指針有效性、數值有效性、邏輯有效性檢查等)。在數據封裝方面，對與上位機通信和DP網絡通信兩個子系統分別進行編程，分別提供各個子系統的私有數據，私有數據供模塊內部調用，并提供模塊間訪問接口實現相關數據的共享，這樣便可以防止出現模塊間數據重名以及編程過程中誤修改產生的問題。

　　糾錯設計：網關通信過程中不管是和上位機的通信還是DP網絡的通信，采用的都是半雙工的RS485通信。相關通信能否順利進行，取決于數據的正確性和時間兩個方面。無論是與上位機通信，還是DP網絡的通信，每次對于傳輸進來的數據都有專門的數據校驗模塊進行校驗，這就避免了在數據有誤的情況下仍然進行通信。同時，針對接收超時等問題，也有專門的模塊進行處理。

　　故障恢復設計：采用看門狗技術。系統軟件在運行過程中開啟硬件看門狗，軟件必須在一定的時間內“喂狗”，否則就會導致看門狗對系統的復位。這樣防止了因程序跑飛而導致無法恢復的錯誤。

　　5 系統實時性

　　PROFIBUS—DP現場總線作為應用在設備的公共總線，必須解決各節點的網絡使用權競爭問題，同時保證通信的實時性。PORFIBUS—DP系統的實時響應時間依賴于max TSDR、采用的傳輸速率、要交換的數據長度和數量、min_slave_Interval(某一個從站前后2次被主站輪詢的最小間隔時間)4個參數。系統的測控周期(又稱訪問周期)是指控制系統周期性訪問網絡上同一個節點的時間間隔，是衡量PORFIBUS—DP實時性能的一個重要指標。

　　一次典型的主從數據交換過程如圖4所示。

　　其中，Tbit表示在總線上傳輸1位所耗用的時間，是其他時間參數的計量單位。由于PROFIBUS—DP采用UART編碼方式，每個字符由11位組成，所以傳輸一個字符需要11Tbit。

　　TID1定義了一個發送節點在獲得相應信號后的再次發送下一個信息幀所需的最短時間。

　　從圖4可知，一個報文循環由主動幀(請求或發送/請求幀)和回答幀組成。循環時間由幀傳輸時間、傳輸延遲時間和站延遲時間組成。

　　其中：TReq=a×11Tbit，a為請求/發送幀中的字符個數;TRes=b×11Tbit，b為應答幀中的字符個數;TAsk=1×11Tbit，短應答幀;TS-DR為站延遲時間，指接收方從接到請求到產生響應數據的時間間隔;TTD為傳輸間隔時間，指一個幀在傳輸時在發送器和接收器之間的傳輸介質上經過的最大時間。

　　本硬件平臺中PROFIBUS—DP總線傳輸速率設置為9.6 kbps，由于是近距離傳輸，所以TTD=OTbit，Tsdr=11Tbit，TID1=37Tbit，和主站通信的從站最多有244個數據(根據：PROFIBUS—DP協議規定)輸入/輸出，請求幀中有11個字符數據，則報文循環時間最長為：

　　可見，在傳輸速率為9.6 kbps的情況下，一次報文循環的最長時間為297.3ms;從上面這些參數中可以發現，只有TID1能夠由主站平臺的性能決定，普通的MPU調度所需時間為24.66μs。而在移植Linux操作系統后，由于采用的2.6版本的Linux操作系統使用了新的0(1)的調度算法，大大提高了進程調度能力，同時對于多從站的通信的任務能進行很好的管理和調度，大大增強了主站平臺的功能。

　　6 主站平臺性能分析及調試

　　PROFIBUS—DP主站的主從通信性能主要體現在主從通信速度的快慢和支持的從站數目上。由于本實驗室的從站數目有限，搭建的測試平臺目前只有3個PROFIBUS—DP從站(ET200S、MM420和自主設計的從站)，如圖5所示。

　　本次測試的傳輸速率選定為9.6 kbps，同時對3個從站進行組態，分別測試移植Linux操作系統前主站從接收到數據到有數據發出之間的時間ttop，到移植Linux操作系統后主站的響應時間tend;通過實驗，從示波器上的測試的圖形可以看出ttop的寬度是大于tend的寬度的，具體測量后可知無操作系統下ttop≈4 015.4μs，Linux操作系統tend≈70μs。可見移植Linux操作系統后能使主站的響應時間大大縮短，提高對從站的管理效率。