Zastosowanie metody odpytywania wielocyklowego w cyfrowych interfejsach szeregowych opartych o architekturę master-slave

• Autorzy: Żaba S.

Warianty tytułu

EN

Application of multicycle mechanism in digital serial interface based on master-slave architecture

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

We współczesnych urządzeniach elektronicznych wykorzystuje się połączenia sieciowe pomiędzy mikroprocesorami i innymi elementami układu. Jako architekturę protokołu sieciowego stosuje się najczęściej model master-slave. W artykule omówiono podstawow`e zasady funkcjonowania trzech cyfrowych interfejsów szeregowych, pracujących w oparciu o ww. architekturę: I² Cbus, SPI i 1-Wire. Następnie przedstawiono uogólniony model analizy czasowej takich systemów pod kątem spełnienia ograniczeń czasu rzeczywistego. Zaprezentowano także model odpytywania wielocyklowego jako alternatywę dla tradycyjnej metody odpytywania jednocyklowego stosowanej w magistralach o architekturze master-slave. Przedstawione zostały trzy algorytmy wytwarzające sekwencję odpytywania wielocyklowego: jednorodny oraz dwa priorytetowe - z użyciem metody Generalised Rate Monotonic Scheduling (GRMS) i Earliest Deadline First (EDF). Dokonano porównania tych trzech algorytmów, przedstawione wnioski zobrazowano przykładem.

EN

Modern electronic devices use digital serial interfaces to conecting microprocessor and other elements. It allows to use cheap and simple devices and to place them in most correct places. Two or three wires interfaces are used generally. The most popular architecture of that systems is master-slave. That architecture is easy to implement and there is lack of message collisions. In this paper three digital serial interfaces: I² Cbus, SPI and 1-Wire based on master-slave architecture are presented briefly. There are the most popular among that kind of digital serial interfaces. Next a model of time analysis in sense of meeting time constrain is shown. Let the time of polling every slaves by a master be called target polling time (TPT). The necessary condition to meet time constrain in a system is the TPT value must meet condition TPT d_min, where d_min is minimum value of messages deadline in a system. If a system still doesn't meet time constrain a multicycle mechanism as alternative manner to monocycle mechanism should be used in master-slave systems. The monocycle mechanism polls every variable during TPT time. The multicycle method is based on a rule that every variable in a system is polled only once during its period. Three algorithms are shown which generate the polling sequences for multicycle mechanism: a uniform algorithm and two priority algorithms - based on Generalised Rate Monotonic Scheduling and Earliest Deadline First methods. In order to use the multicycle mechanism is necessary to transform periods of variables as follows: the base cycle of multicycle method equals the minimum period, the rest periods are calculated as integer multiple of the minimum period. Variables with the same period after transformation form groups of variable. Algorithms of multicycle mechanism poll variables from these groups as follows: the uniform algorithm from minimum period to maximum, priority algorithms according to assigned priority to groups. The uniform algorithm is the simplest and additional time for performing algorithm is the smallest. If a system still doesn't meet time constrain the best way is to use priority algorithm, because it is possible to determine which variables will meet constrain (high priority) and which will not meet (low priority).

Słowa kluczowe

EN

distributed control system; real time system; digital serial interface; multicycle mechanism; GRMS; EDF methods

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 52, z. 2
• Strony: 267--285
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Żaba S.

• Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Politechnika Krakowska, ul. Warszawska 24, 33-155 Kraków,

Bibliografia

• 1. J. Bogusz: Lokalne interfejsy szeregowe w systemach cyfrowych. Wydawnictwo btc, 2004.
• 2. P. Hadam: Projektowanie systemów mikroprocesorowych. Wydawnictwo btc, 2004.
• 3. W. Mielczarek: Szeregowe interfejsy cyfrowe. Wydawnictwo Helion, 1993.
• 4. L. Sha, R. Rajkamur, S. Sathaye: Generalised Rate-Monotonic Scheduling Theory: A Framework for Developing Real Time Systems. Proc. of the IEEE. Vol. 82, No. 1, Jan. 1994, pp. 68-82.
• 5. J. Werewka, S. Żaba, A. Drwal: Protokoły dostępu i charakterystyki czasowe magistral miejscowych. POMIARY AUTOMATYKA ROBOTYKA - Miesięcznik Naukowo-Techniczny. Wrzesień 1997, ss. 4-11.
• 6. S. Żaba: Zastosowanie metody odpytywania wielocyklowego w magistralach miejscowych opartych o architekturę master slave. V Konferencja Systemy Czasu Rzeczywistego '98, 14-17 wrzesień Szklarska Poręba, 1998, ss. 325-336.
• 7. S. Żaba: Message scheduling in distributed real-time system based on fieldbus. 5th International Symposium on Methods and Models in Automation and Robotics MMAR'98, 25-29 August 1998, pp. 565-700.
• 8. S. Żaba: Szeregowanie zadań ze statycznym przydziałem priorytetu w rozproszonych systemach czasu rzeczywistego. XIII Krajowa Konferencja Automatyki, 21-24 wrzesień, Opole 1999, ss. 103-108.
• 9. S. Żaba: Szeregowanie wiadomości z dynamicznym przydziałem priorytetu w rozproszonych systemach sterujących. VI Konferencja Systemy Czasu Rzeczywistego, 27-30 wrzesień, Zakopane 1999, ss. 128-139.
• 10. S. Żaba, J. Werewka: Szeregowanie wiadomości w rozproszonych systemach czasu rzeczywistego opartych o magistrale miejscowe. Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji, Wydawnictwo Naukowe PWN, 1999, T. 45, z. 1, ss. 25-50.
• 11. S. Żaba: Analiza czasowa wybranych magistral miejscowych. POMIARY AUTOMATYKA ROBOTYKA - Miesięcznik Naukowo-Techniczny, czerwiec 2003, ss. 12-15.
• 12. S. Żaba: Badania eksperymentalne magistral miejscowych dla wybranych metod szeregowania wiadomości. Kwartalnik Elektroniki i Telekomunikacji, Wydawnictwo Naukowe PWN, 2004, T. 50, z. 2, ss. 261-286.