1 概述
此文是在實現modbus-RTU通訊的基礎上總結而來的，主要講述了如何提高window做工業控制時的實時性能。

PC機上做控制系統，一般就是在window或者linux操作系統上做控制系統軟件開發，window上做控制系統，有如下優勢：

1）現有的設備驅動支持

2）各類廠家提供的現成的卡板

3）以及比較平民化的開發平臺

4）數量眾多的開發人員。

2 提高實時性手段
window是一個非實時操作系統，如果要做實時任務的話，有必要用些特別的手段，來提高其實時控制的能力。

1）  語言最好選擇C語言，之所以選擇C語言，因為工業控制主要基于window API編程，使用很多window內核的服務。

2）  多任務一般采用多線程來實現，根據任務的緊要程度，設置線程的優先級別，一定要設置優先級。

3）  如果在一個線程中有多個任務的話，建議采用協程的方式實現多任務，任務內部最好不要調用Sleep()等休眠函數

4）  為了提高內核的時鐘的調度精度，必須使用多媒體定時器并且將其精度設置為1ms，這樣內核任務調度精度也提高為1ms，這估計是微軟的內部耦合。如果不使用多媒體定時器的話，內核定時器時鐘精度一般只有15ms左右。

5）  每個線程的一個循環必須釋放一次CPU，采用Sleep(1)，這樣才能保證機器的CPU不被耗光，否則低優先級的任務就沒有機會得到執行了。

6）計時采用QueryPerformanceFrequency()和 QueryPerformanceCounter()函數來計時，可以達到ns級別。

上面手段都是用戶空間的手段，在內核空間應該也有手段（應用程序作為驅動跑），但是我不熟，就不說了。

3 效果
使用以上幾種方式實現的控制程序，時間關鍵優先級別多線程任務調度精度可以達到2-5ms級別，計時精度可以達到ns級別。這對于很多（大部分）要求不高的控制來說，基本是夠用的。

至于驅動部分，window的驅動的反應速度還是挺快的（CPU占用率不過高的情況下面達到us級別的反應），這個和我們用戶空間的程序不一樣，例如window的串口驅動，可以將接收FIFO設置為1，采用事件方式讀串口，即使波特率為115200bps，也不會丟失數據。

使用上面的方法，我在PC機上實現了modbus-RTU客戶端，其3.5T設置為5ms，可以很穩定地和PLC主設備通訊。

4 硬實時
如果在PC機上追求真正的硬實時，那么一般是在window或者linux系統中加入硬實時內核，形成雙內核系統，例如RTX或者RTAI，這些都有成功的案例，例如西門子的基于RTX的數控系統，基于RTAI的實時控制系統，這些實時系統都是用于100us級別的硬實時系統中，需要開發者自己寫驅動，其架構是實時內核上跑實時任務，普通內核上跑一般任務，實時任務和一般任務間通過通訊的方式溝通。由于我還沒有在這些實時系統上做過開發，所以暫時不寫。