分布式计算总线仲裁模式

在控制子网中，大部分网络资源被所有结点按照某种分配方式共享，每个结点要想发送数据，就必须获得一定时间的通信资源独占时间。如何分配通信资源并保证在同一时刻只有一个发送结点，还要同时保证每个结点都能够得到公平的待遇，有均等的机会获得通信资源控制权，是网络通信的核心问题，这就是所说的总线仲裁（由于多数网络的通信资源为总线形式，因此统称通信资源分配为总线仲裁）。经常采用的总线仲裁模式有三种：主从模式、对等模式、混合模式。

1.主从模式

主从模式是指所有通信由主站发起，由从站判断主站发出的通信数据包的目的地址，只有目的地址与本设备地址一致，才能按照规定的处理响应时序向网络发出应答数据包。在主从模式中，从站之间不能直接通信或交换数据。一般在同一个网络只能有一个工作主站，典型的例子是Modbus。

2.对等模式

对等模式可分为两种： 一种是结点设备依靠令牌或某种仲裁机制获得定时限的总线控制权，在此规定的时间内，结点可以向其他结点传送数据或命令，其典型的例子是ARCNET；另一种对等模式是著名的以太网所采用的竞争模式，即载波侦听多路访问/冲突检测模式（CSMA/CD）。在该模式中，每个要发送信息的结点首先侦听总线是否被其他结点占用，如果被占用就等待其发送完毕，然后开始发送，如果总线空闲则立即发送，这就是总线竞争的过程。如果总线上有两个或多个结点同时侦听到总线空闲，并同时发送信息，则会产生冲突，此时，每个发送信息的结点将延迟等待一段时间，一般是一个随机的时间长度，然后开始一个新的竞争过程。CSMA/CD 模式无法保证网络的实时性，因此一般不用于控制网络。近年来有一些改进的竞争模式，如CAN 总线采用将各结点分别设置不同优先级的办法，在产生冲突时，低优先级结点自动避让高优先级结点，以此保证网络的实时性能。在同一个网络中，多个控制器主站之间采用令牌方式实现竞争。

3.混合模式

在同一个总线或控制网络中，具有主从模式和对等模式，如PROFIBUS。在同一个网络中，多个控制器主站之间采用令牌方式实现对等通信，而控制器主站对于接收其控制的从设备采用严格的主从通信方式。(www.xing528.com)

控制网络经常采用的信息交互模式有以下4 种。

（1）轮询模式： 多在主从模式的网络中使用。主站周期性地或非周期性地查询从设备的工作状态和数据，或者向从站下发命令和数据。

（2）例外报告模式： 一个结点作为源结点将一个报文向一个或多个接收结点发送，无须接收结点请求此数据。在状态没有变化时，不发生通信；在状态发生变化时，发生通信。这种模式一般用于报警信号处理，例外报告模式经常和轮询方式合并使用，以减少数据通信量，同时能够保证数据完整性。

（3）客户/服务器模式： 一台设备作为客户端发出请求；另一台设备作为服务端响应这个请求，并做出动作或返回数据和结果。

（4）生产者/消费者模式： 产生数据的结点向总线广播数据，所有需要此数据的结点主动接收此数据，发出数据的结点无须知道哪些结点需要此数据。这种通信模式的效率很高，适合于小型的实时性要求强的控制网络，典型的例子是ControlNet。