了解实时处理:从自动化到移动电话

10 2月 2025
Ixxat
实时功能对于许多应用至关重要,使系统能够立即响应事件。它包括硬、软和固定实时类型,每种类型都有特定的应用要求和时间限制。

在技术世界中,人们经常谈论实时能力。实时处理在许多领域都是不可或缺的——从计算机技术、自动化到现场总线系统和移动电话。但是,在这种情况下,实时能力到底意味着什么,为什么它如此重要?

实时能力涉及在定义的、可预测的时间内响应外部事件或数据的系统。反应时间非常短,以至于系统几乎“立即”对事件做出反应。这里区分了三种类型的实时,必须根据应用程序要求实现:


硬实时

这里必须遵守严格的时间条件。任何超过时间限制都可能导致严重故障。汽车中的防抱死制动系统 (ABS) 就是一个很好的例子。如果踩刹车,ABS 必须立即做出反应,以防止车轮抱死。任何延迟,即使是毫秒级,都可能造成严重后果,例如事故。在这样的系统中,任何超过规定时间限制的延迟都被视为故障。


软实时

这些系统偶尔的延迟是可以接受的,只要平均性能保持良好即可。一个很好的例子是流媒体视频。如果视频通常运行流畅,但偶尔会缓冲,那没关系。用户体验没有明显受损。因此,软实时系统更加灵活,因为只要整体性能保持在可接受的范围内,它们就可以容忍小的延迟。


固定实时

固定实时不如硬实时严格。尽管时间规范很重要,但超过时间限制并不一定会导致严重后果。在这样的系统中,在设定的时间到期后,结果或消息是无关紧要的或毫无用处的。

从秒到毫秒范围 

技术中的实时性要求因应用而异,时间规格从几秒到毫秒范围不等。在物流中,例如在自动化仓库中,机器人和输送系统可以以秒为单位计时。货物从一个点到另一个点的实时移动很重要,但通常可以容忍几秒钟的延迟。

然而,在发生车辆碰撞时,必须使用加速度传感器数据来尽快展开安全气囊,同时考虑撞击的力度和位置。该决定在 20-30 毫秒内做出,以确保有效保护。任何延误都可能使乘客的安全面临巨大风险。

现代工业以太网常用于设备工业组网领域。人们还经常在这里谈论网络的实时能力。EtherCAT 就是一个例子。在其开发过程中,特别注意短周期时间(≤ 100 μs)和低抖动。在设计具有实时性的完整系统时,从传感器和执行器的联网以及数据传输到数据处理,所有子组件都至关重要。 

综上所述,很明显,实时处理是许多技术领域的关键方面,从自动化技术、计算机技术到移动电话。实时处理是指系统对外部事件做出快速响应的能力。根据应用要求,可以区分硬实时(必须遵守严格的时间条件)(如汽车中的 ABS)、软实时(容忍偶尔延迟(如视频流)和固定实时(时间规范不太严格)。时间要求因应用而异,从几秒到毫秒或更长。