第8章_传输调度(2)

一 实时通信调度 传输规划 下面的讨论主要针对主从式 原始的办法是采用轮询方式 无法保证系统的确定的时态特性 对通信的滞后无法预测和控制 采取恰当的调度策略 1 通信数据的实时性通信是用来节点之间交换数据 这些数据 1 实时数据 包括周期实时数据和非周期性实时数据 2 非实时数据数据的实时性是以数据的截止期来表示的 所谓实时通信既是满足任务截止期的通信 工业控制系统的数据截止期满足采样周期和系统的稳定性要求 2 通信调度的基本方法两种基本方法 时间触发 TT 事件触发 ET 时间触发适合周期性任务的调度 如现场传感器 变送器 节点状态数据以及执行器的控制更新数据 对于周期性的任务调度国内外学者研究得较多 相对也比较成熟 JiaXu和DavidLorgeParnas给出了周期性传输过程的描述 以及对应的静态和动态的传输方法 产生一个大规划周期的传输规划时刻表 由于大周期是各个周期过程的周期的最小公倍数 而事件触发的调度方法适合突发任务的调度 如具有硬实时要求的调度 紧急停车 报警 故障处理 1 Tindell和Clark1994年最早提出了事件触发的任务的调度模型 采用周期性的任务策略来传输突法任务的传输 其周期为最小的两个任务之间的间隔 2 基于中断的传输策略有的学者在时间触发的基础上 提出了扩展的时间调度方法 FTT 即TDMA协议的基础上 每个时间片采用两阶段 周期数据传输阶段和非周期数据传输阶段 3 CAN协议现场总线控制系统的实时通信调度 1 优先级相同的数据传输下面讨论假设 系统工作在主从方式 现场从节点是通过硬件中断接收主机发送的信息 回收的报文也在该中断服务程序中完成的 考虑现场节点的信息优先级相同 即实时性相同 分析协议 我们可以看出 只要确定通信的目的地址和通信报文的用途 命令字 即可根据命令字和主节点的有关信息组成一个完整的报文 所以将主机和现场节点通信的所有报文的目的地址和命令字提取出来 组成一个任务列表 一个报文占一个任务 具体分析如下 设某一报文的目的地址和命令字为NODEx和CMDx 则主机根据事先制定的协议 命令字 可以组成一个完整的发送报文 现场节点收到该报文后 根据NODEx和CMDx可以组成一个回收报文 所以 NODEx CMDx 可以唯一确定这一次传输过程 即一个任务 下面为简化起见 称 NODEx CMDx 为一个任务 将系统内所有需要的 NODEx CMDx 即可组成任务列表 unsignedchartask tab N 2 NODE1 CMD1 NODE2 CMD2 NODEx CMDx NODEN CMDN 按照等优先级的假设 相邻两个任务之间的发送时间间隔相等 设为T1 则将所有任务列表执行一次的时间为T N T1 如果时间T能满足系统的实时性要求 则选取的T1是合适的 如果不能满足要求 适当修改T1 原则上这个时间不能太小 T1 2ms 要留出一部分时间给其他程序 可以得到如下的一个传输时序示意图 如图二所示 2 多种优先级任务传输策略根据系统的信息实时性 将系统中的传输任务分为若干种不同周期的任务 一般不要超过四种 这样就可形成若干种不同周期的任务列表 在定时中断服务程序中 每中断一次 只能完成某一类任务列表的某一个任务 在这几类任务中 周期短的任务优先级最高 周期长的任务优先级低 只有当高一级的任务列表中的任务在其循环周期内完成传输后 才进入下一级的任务的传输 高一级的任务传输可以打断优先级低的任务传输循环 当高一级的任务在其循环周期传输完成后 接着进行被中断的任务传输循环 不管是哪一种任务 其单个任务的传输过程和一般周期性任务的传输过程一样 3 非周期性的数据传输策略A 紧急任务传输首先 一个紧急任务也是由 NODEex CMDex 来表示的 所以对某一次的紧急任务的传输和一个一般的任务的传输过程一样 对于非周期性的实时性要求强的任务 采用紧急任务进行传输 首先查询是否有紧急任务 有 传输紧急任务列表中的表头任务 紧急任务采取队列形式 先进先出 在一个传输周期中 只传送一个紧急任务 对于紧急任务的传输 采用确认措施 只有确认一个紧急任务的传输过程完成 才将其从紧急任务的队列中删除 否则重新传输这个紧急任务 只有在紧急任务传输全部结束后也就是在紧急任务队列中无紧急任务传输时 才传输一般的周期性任务 B采用周期性任务传输策略 二 8套色圆网一共有10个节点 PC104人机界面主节点 导带节点 1号圆网控制节点 8号圆网控制节点 节点地址分别设置为1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 图中除PC104外 其它为自主开发的节点 首先定义命令字的具体含义 1 主机 PC104 向导带节点发送命令取编码器脉冲数 命令字为1 2 主机向圆网控制节点发送命令取工艺数据 状态信息等 命令字为2 3 主机向圆网控制节点发送控制数据 命令字为3 4 主机向导带节点发送控制信号 命令字为4 采用等优先级的报文传输策略 则得到主机发送的任务列表为 unsignedchartask tab N 2 2 1 2 4 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 2 10 2 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 3 10 3 二 人机界面技术工业控制系统可分为 运动控制系统和过程控制系统运动控制系统中有采用专用系统人机界面 如机床行业 大多采用PLC 人机界面 另外配组态软件 过程控制系统 计算机组态目前现场总线控制系统的人机界面开发 1 PLC制造商提供的现场总线 如Profibus ControlNet采用专用的组态软件 如RSview32等 2 采用过程控制的组态软件 如Intouch Fix 国内研华genie 组态王 杰控FameView Mcgs 3 自主开发语言 汇编 c vc vb硬件 单片机 pc104嵌入式计算机 pc工控机 1 布铗丝光机现场总线控制系统 2 蜡印机 3 圆网印花机CANBUS控制系统 4 76M陶瓷辊边窑CANBUS控制系统 人机界面对陶瓷辊道窑各电机运行状态进行监控和故障报警 显示温度实时曲线和历史曲线 对风机 传动电机等进行启停控制 与WEB实现数据交换 实现远程访问 PLC接受人机界面操作信息以及来自CANIO 2416 CANIO 0808的输入信息 进行逻辑运行 输出开关量至IO2