嵌入式系统中网络通信协议的选择

络空闲并发送信息，则产生冲突。检测到冲突的发送信息的节点必须采用某种算法（如回溯算法）来确定延时长短，延时结束后重复上述过程再试图发送。

CSMA/CD的优点是理论上能支持任意多的节点，且不需要预先分配节点位置，因此在办公环境中几乎占有绝对优势。但在CSMA/CD中冲突产生具有很大的随机性，在最坏情况下的响应延时不可确定，无法满足嵌入式网络最基本的实时性要求。

4、TDMA（时分多路访问）

TDMA已大量应用于移动通信领域（如GSM、DAMPS），但也可用于局域网。TDMA的特点是：每轮信息传输前，网络中的主节点先广播一个帧同步信号以同步各从节点的时钟，在帧同步信号之后，每个从节点在各自所分配的时间片内发送数据。TDMA的缺点是：1）每个从节点必须有一个稳定的基准时间以确定时间片，因此从节点比较复杂，造价较高；2）TDMA的主流应用领域依然是无线移动通信领域，用于嵌入式网络的TDMA无论在相关软硬件技术支持和市场认同方面都非常欠缺。

5、令牌环

在令牌环网中，节点之间使用端到端的连接，所有节点在物理上组成一个环型结构。
一组特殊的脉冲编码序列，即令牌，沿着环从一个节点向其物理邻居节点传递。一个节点获得令牌后，如无信息要发送，则将令牌继续传递给下一个邻居，否则首先停止令牌循环，然后沿着环发送它的信息，最后继续令牌传递。令牌环网的优点是：1）在实时性方面是可确定的。因为容易计算出最坏情况下节点等待令牌的时间；2）令牌传递占用的网络带宽极小，带宽利用率很高，具有强大的吞吐能力。但这种协议在具体实现时为确保可靠性必须付出较大的代价：1）为了避免因电缆断裂和节点失效导致整个网络瘫痪，常采用双环结构（如FDDI）和失效节点自动旁路措施，导致实施成本增加；2）为了能立即检测到令牌是否意外丢失，不得不增加该协议实施的复杂性。

6、令牌总线

令牌总线的基本原理与令牌环网相似。但在令牌总线中，网络上所有节点组成一个虚拟环，而非物理环。令牌在虚拟环中从一个节点传向其逻辑邻居节点。只有持有令牌的节点才能访问网络。如同令牌环一样，令牌总线具有非常高的网络带宽利用率、很高的吞吐能力和良好的可确定性。另外令牌总线中各节点有相同的优先级；令牌总线中的电缆断裂并不一定导致整个网络瘫痪；网络运行过程中可动态增加或关闭节点，因此节点失误一般不会导致整个网络瘫痪（当然在网络启动、增加 /删除节点时会导致逻辑环重构，以便每个节点确定自己的逻辑邻居，这会有点费时）；总线拓补结构还非常适合于制造设备。因此，令牌总线协议被MAP （Manufacturing Automation Protocol，制造自动化协议）、ARCnet（Attached Resource Computer Network）采用，在过程自动化控制等嵌入式场合广泛应用。

7、CSMA/CA (带冲突避免的载波监听多路访问)

CSMA/CD在节点数量不多、传输信息量较少时效率很高；基于令牌的协议具有良好的实时性和吞吐能力。人们已经开发出一种能综合以上两者优点的混合协议―CSMA/CA。CSMA/CA的本质是利用竞争时间片来避免冲突。其基本原理是：如同CSMA/CD一样，节点必须检测到网络空闲之后才能发送信息；如果有两个或更多的节点发生冲突，便在网络上启动一个阻塞信号通知所有冲突节点，同步节点时钟，启动竞争时间片（竞争时间片跟随在阻塞信号之后，其长度比沿网络环路传输时延稍长））；通常，每一个竞争时间片均指定给特定的节点，每个节点在其对应的时间片内如有信息发送则可以启动传输；其它节点检测到信息传输后，停止时间片的推进，直到传输结束所有节点才恢复推进时间片；当所有时间片都失去作用时，网络进入空闲状态。为确保公平性和可确定性，在每次传输之后，时间片要循环。此外，优先时间片（the priority slots）优先于普通时间片的推进，能支持高优先级信息的全局优先传输。

CSMA/CA 协议在具体实施中主要有两个变种：一是RCSMA（Reservation CSMA），其特点是时间片数等于节点数。RCSMA在各种传输条件下都能有效工作，但显然不适于节点较多的网络；在另一个变种中，时间片数少于节点数，且根据冲突最少的原则随机调整时间片的分配，根据所预测的网络流量动态地改变时间片数；如Echelon公司推出的广泛应用于智能大厦领域的 Lonwork标准。
另外，在CSMA/CA中，并非必需采用硬件来避免冲突，还可以通过软手段来实现，例如发送使时间片在没有网络传输的情况下仍然保持活动的哑信息。

四、结论

介质访问协议是嵌入式网络协议选择的核心。尽管没有哪一种协议对各种应用场合都是十全十美的，但通过对