Проектування комп’ютерних систем реального часу - Дипломная работа

Вони є основою для побудови систем, що дозволяють вирішувати безліч завдань, основними з яких є: Автоматизація управління технологічними процесами; У більшості випадків СРЧ створюються для галузей, де використовуються складні технологічні процеси зі складною організацією системи в цілому. Тому для таких систем необхідно , щоб усі процеси контролювалися у темпі реального часу. Обчислювальні системи реального часу допомагають у галузях, де контроль та керування процесів людиною є неможливим або важким завданням.Основною структурною особливістю систем реального часу (СРЧ) є наявність багатьох компонент, де кожна з компонент реалізує деякі процеси, загальна сума яких у всіх компонентах дозволяє отримати рішення єдиного завдання, що є метою створення такої системи. Зовнішні компоненти, в більшості випадків, характеризуються поданням функціонально істотних процесів у вигляді сукупності фізичних процесів, що протікають у функції незалежної змінної часу. Параметри таких процесів у кожної з компонент розвиваються у взаємозвязку з процесами в ряді інших компонентів (в залежності від функціональної звязності компонент при вирішенні конкретної задачі). Зміни параметрів у звязковий сукупності компонент відбувається на фізичному рівні і протікає у функції реального часу, тобто в темпі протікання фізичних процесів, що визначається в основному фізичними, внутрішніми характеристиками і взаємодіями між процесами. Системи реального часу є апаратно-програмнім комплексом, обчислювальні процеси яких повинні мати властивості отримання достовірних даних разом з зовнішньою компонентою або їх множині, в яких процеси виконуються в функції незалежної змінної часу.За напрямком перетворення інформації поділяються на: канали, що працюють на введення; Інформаційні канали введення отримують інформацію від датчиків, перетворюють у цифрову форму і передають до обчислювальної системи для подальшого опрацювання. Функція узгодження зовнішнього та внутрішнього інтерфейсів передбачає реалізацію деякої кількості функцій, що забезпечують узгодження за різними параметрами. Основні параметри, що характеризують кожен інтерфейс є: фізичний спосіб представлення інформації на лініях інтерфейсу; За фактором узгодження фізичного представлення інформації ІК повинен реалізовувати функцію перетворення множини параметрів електричної лінії (зі сторони ЗК) в єдиний спосіб представлення інформації на внутрішньому інтерфейсі.Також необхідно виконати аналіз параметрів інформації, що передається по окремим лініям, та схемотехнічних особливостей побудови термінальних елементів з обох боків кожної з ліній. Канал КН(Р) отримує аналогову інформацію від двох датчиків через схему узгодження та передає її до обчислювальної системи. Канал НД(РТ) отримує дискретну інформацію від чотирьох датчиків через схему узгодження та передає її до обчислювальної системи. На рисунках 1.4 та 1.5 представлені функціональні схеми датчиків, що функціонують у системі. Згідно з характеристиками каналу прототипу НД(РТ), інформаційний канал розпізнає сигнал, що прийшов від датчика, як логічний нуль при силі струму від 0 МА до 1 МА або як логічну одиницю, якщо сила струму знаходиться у діапазоні від 4 МА до 6 МА.Комутатор призначений для нормалізації та гальванічного розділення сигналів напруги постійного струму з подальшим їх розподіленням та комутацією на три незалежних направлення (інтерфейс ІР), для подальшого перетворення інформації від датчиків у цифровий код за допомогою АЦП та вводу у резервуючи УВК з метою збільшення достовірності результатів обробки та підвищення надійності. Трансформатор Т4 заглушує перешкоду загального вигляду частотою 50 Гц, після схеми подвоєння напруги(конденсатор С41, С42 та С65, С66) та демодулятора D16, перетворюючий змінне напруження в постійне, котре після фільтрів одно ланкових Ф0-1 А1 та А2, здійснюючих заглушення перешкод нормально виду частот 50Гц, поступаючий на вихідний посилювач D19, потім вихідний сигнал поступає на безконтактні комутатори D28 та D31, здійснює комутацію його на вихід. Отримавши сигнал ВБР від обчислювальної машини, канал вибирає адресу та комутує відповідний сигнал на вихідну шину АС - А0. Отримавши сигнал ЗАП обчислювальна машина запускає АЦП та через відповідну затримку знімає сигнал ВБР. Таким чином в каналі, що проектується порівняно з каналом прототипом, структура буде мати спрощений вигляд (рисунок 2.3).Обидва канали можуть керуватися та контролюватися за одним протоколом, який наведений на рис.Основні події, що ініціюють функції ПЗ: Переривання від таймеру. До складу ПЗ КС РЧ належать також модулі, що опрацьовують задачі (щодо) та інтерфейс користувача. Аналізатор задач часу виконує розрахунок наступного часу виклику задачі, контролює час виконання задач та час затримки на виконання. Аналізатор системних подій виконує формування лічильників викликів переривань, виконує змінення параметрів задач, які передбачено встановлювати за подією. Оброблювач переривань системного таймеру виконує послідовне звертання до аналізаторів та за ре

ЗМІСТ

ВСТУП

1. Аналіз системи збору первинної інформації та розробка Структури КЕРУЮЧОЇ ЕОМ АСУ ТП

1.1 Узагальнена структура апаратних засобів системи РЧ

1.2Особливості інформаційних каналів у складі системи РЧ

1.3 Аналіз вимог до організації інформаційної взаємодії в системі РЧ

2. Розробка апаратного забезпечення інформаційних каналів КЕОМ

2.1 Опис структури і взаємодії всіх апаратних складових КН(Р)

2.2 Розробка схемотехніки та розрахунок параметрів схеми узгодження КН(Р)

2.3 Опис структури і взаємодії всіх апаратних складових НД(РТ)

2.4 Розробка схемотехніки та розрахунок параметрів схеми узгодження НД(РТ)

2.5 Узагальнена структура зв‘язку каналів з обчислювачем

3. Розробка структури програмного забезпечення ТА структур даних

3.1 Узагальнена структура ПЗ КС РЧ

3.2 Розрахунок кількісного значення основного критерію КС РЧ

3.3Розробка інформаційної бази РЧ

4. Розробка алгоритмів системного програмного забезпечення

4.1 Призначення та функції системного ПЗ РЧ, структурування модулів супервізора РЧ у відповідності з функціями

4.2 Опис алгоритму реалізації функцій управління обробкою подій РЧ

4.3 Опис алгоритму супервізора з виконання функцій контролю параметрів РЧ

5. Розробка на ПЕОМ імітаційної моделі процесів в обєкті, як середовища комплексної перевірки пз у відповідності з технічним завданням

5.1 Призначення та функції імітаційної середовища РЧ

5.2 Розробка екранної структури інтерфейсу моделі КС РЧ

5.3 Розробка інформаційного змісту та алфавіту призначеного для користувача інтерфейсу в середовищі моделі КС РЧ

6. Опис програмних модулів

6.1 Модулі системного ПЗ РЧ

6.2 Модулі ПО підтримки інтерфейсної взаємодії з користувачем у складі системи імітаційного моделювання КС РЧ

7. Аналіз результатів імітаційних досліджень Керуючої ЕОМ

7.1 Обгрунтування і розробка необхідної кількості модельних експериментів для проведення досліджень параметрів ПО КС РЧ

7.2 Аналіз результатів імітаційних досліджень

ВИСНОВКИ

Додаток А ДОДАТОК Б