汽车行驶的智能引擎CAN总线在车载系统中的作用

I/O接口概念

I/O接口是一种电子电路，以IC芯片或接口板形式出现，其内部有若干专用寄存器和相应的控制逻辑电路构成。它是CPU与I/O设备之间交换信息的媒介和桥梁。CPU与外部设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，而后者则被称为存储器接口。存储器通常在CPU的同步控制下工作，接口电路比较简单；而I/O设备品种繁多，其相应的接口电路也各不相同，因此，习惯上说到接口只是指I/O 接口。

I/O接口基本功能

（1）进行端口地址译码设备选择。

（2）向CPU提供I/O设备的状态信息和进行命令译码。

（3）进行定时和相应时序控制。

（4）对传送数据提供缓冲，以消除计算机与外设在“定时”或数据处理速度上的差异。

（5）提供计算机与外设间有关信息格式的相容性变换。提供有关电气的适配

（6）还可以中断方式实现CPU与外设之间信息的交换。

控制方式

（1）程序查询方式

这种方式下，CPU通过I/O指令询问指定外设当前的状态，如果外设准备就绪，则进行数据输入或输出，否则CPU等待循环查询。这一种方式优点是结构简单，只需要少量硬件电路即可，但由于其缺点如需频繁访问某一IO操作，将会导致效率低下，因为它必须等待IO完成才继续执行其他任务。

（2）中断处理方式

在这种模式下， CPU 不再被动等待，而是可以执行其他程序，一旦外设准备就绪，可以向 CPU 提出服务请求，当 CPU响应该请求，便暂停当前程序执行转去执行与该请求对应服务程序完成后，再继续原来的流程。在这个过程中，无论是否有新的中断请求，都不会影响现有的任务，这样能大幅度提高了整个系统性能并且满足了实时性要求。但每次传输一个字符都会产生一次中断启动，还要保留恢复现场以便继续原程序这增加了工作量，对于大量数据交换会显著降低系统性能。

DMA(直接内存访问)传送方式

DMA最明显的一个特点就是它不是用软件而是采用一个专门来控制内存与外设之间的大量数据交流，无须 CPU 介入，大大提高了 CPU 的工作效率。在 DMA 数据传送之前，它会向 CPU 申请总线控制权，在收到允许后，就独自掌握总线，并开始高速地将数据从内存搬移到目的地或者从目的地搬回内存。一旦 DMA 完成了其任务，它就会释放掉总线，从而让出给其他需要使用总线权限的事务。此方法极大减轻了主处理器对 I / O 设备操作所承担的心智负担，使得主处理器能够更快地执行高级任务，如决策制定、计划安排等，同时保持较好的反应能力。

工业自动化网络

工业自动化网络一般为局域网，其作用范围一般在几公里之内，将分布在生产装置周围测控设备连接成为功能各异自动化系统。这些网络遍布工厂生产车间装配流水线温室粮库堤坝隧道各种交通管系建筑军工消防环境检测楼宇家居等处。而工业自动化网络节点主要由具有计算及通信能力测量机构组成，他们可能含嵌入式微型电脑但功能单一且远不及普通PC他们没有键盘显示人机互动界面，有些甚至只带简单通信协议如限位开关感应开关光电温度压力流量物位各种传感器变送仪表以及各种采集装置等各种特殊应用机构亦然类似之事。

工业自动化网络任务及其工作环境

面临强烈机械振动恶劣野战环境要求适应此种恶务条件并支持千差万别自控单位实现互联互通往往十分困难。此次对于诸多不同类型自控单位实施标准统一管理变得更加重要使得实时性的需求更迫切实际上这是因为某些变量必须按一定时间刷新完毕才能做出决定性的行动之一方是在一定时间限制内完成相关操作另有一方则涉及顺序先后问题[1]

现场通讯分类

基于这些特征，以及不同的应用场景，其中不同的字段必须保证满足特定的要求目前工业现场包括以下四个主要方面：

平台无关性通讯协议：Modbus, ProfiBus, BACnet, CANopen, DNP3.0 等，是行业标准或者广泛应用于具体领域的一些通讯协议，每种都有自己的一套规格和规范，用以确保不同品牌、不同型号产品间能够无缝沟通，并能有效运行它们所需的情况下的所有必要功能[2]

运维平台相关性通用协议：OPC/DDE 是为了解决跨供应商产品之间软件界面的标准化问题设计出来的一套标准，使得用户可以自由组合使用过程监控软件产品组件，不受特定开发语言或开发环境限制，从而促进了一体化程度提升[3]

专用的本地区域网/元件级别通信技术：例如 EtherNet/IP , PROFINET 等，这些都是基于TCP/IP互联网工程-task force (Internet Engineering Task Force)定义的一个开放式框架，也就是说任何制造商都可以加入其中，这也是为什么我们看到今天市场上这么多不同品牌但是却能够很好兼容的问题。这类技术通常用于更复杂的情境，比如那些需要高度灵活性、高度可扩展性的情境，比如楼宇智能系统、大规模制造业、交通运输系统等领域[4].

特殊情况下的通信解决方案：例如编程端子打印端子这些特殊情况下的特殊解決方案依据具体情況确定

因此根据实际需求选择合适的地方作为基础设施建立起一个全面的视角观察整个人们生活中的科技发展趋势，并预见未来的发展方向。但由于历史遗留问题以及人为因素，上述列表并不全面，而且随着新技术不断涌现，也存在不断更新替代旧有的情况，因此建议持续关注最新发布的人工智能报告以获取最新资訊 [5].