Реферати українською » Коммуникации и связь » Мережа з урахуванням нейрочипа


Реферат Мережа з урахуванням нейрочипа

потрібно з'єднати рівні з допомогою іншого шляху, яка досягається вибором спеціальних SAP.

Горизонтальна комунікація (комунікація між двома однаковими лежать навпаки одне одного рівнями) здійснюється з допомогою протоколу типу Peer-to-Peer - протоколу взаємодії між елементами мережі. Отже, на семи рівнях існує сім протоколів.

1.4.  Топологии

Мережі можна класифікувати по фізичним і логічного структурі. Висловлення «мережу побудована за принципом кільцевої чи шинної структури» є неповним. Наприклад, основу Fieldbus-системы то, можливо фізична шина, чим верхньому рівні відповідає логічне кільце. Можливий і зворотний варіант. Питання, яка архітектура оптимальна, вирішують по-різному у кожному даному випадку. LonWorks передбачає різні топологічні структури, й вони мають право існування. Розглянемо їх різновиду.

З огляду на реалізацію найпростіша структура — кільце [рис1-7], де всі вузли з'єднані друг з одним за принципом «точка-точка». Механізми передачі можна використовувати найрізноманітніші. Найбільш швидким у сфері Fieldbus-систем є «спосіб сдвигающего регістру»: кожен вузол має у розпорядженні такий регістр, який зрушує вступники дані. Оскільки всі вузли логічно з'єднані послідовно, то кільце утворює одну велику сдвигающий регістр, що з окремих вузлів - сдвигающих регістрів. Явна адресація у разі відсутня, кадр ідентифікується з його початку; після фази конфігурації кожен вузол може самостійно визначити, які біти зарезервовані йому. Якщо припустити, що це вузли посилають і приймають дані з максимально можливої швидкістю, то система теоретично має найкоротший термін реакції.

Проте за практиці найбільше зацікавлення представляють кільця іншого типу. Уявіть собі кільце, у якому вузли можуть приймати відвідувачів і посилати дані в обох напрямках. Якщо зруйнувати таке кільце у будь-якій точці, то тут для передачі всі інші вузли можна використовувати протилежний зміст. Це часто необхідне систем, потребують високої надійності (наприклад, системи спостереження). LonWorks допускає такий її різновид топології.

При топології типу «зірка» всю інформацію проходить через центральний вузол. Як і кільці, всі системи зв'язку будуються за принципом «точка-точка», що часто спрощує систему комунікаційної техніки і розведення кабелю. Багато локальні мережі, фізично створені за типу «лінія» чи «кільце», мають розведення кабелю, таку «зірці». Проте системи типу «зірка», попри її стала вельми поширеною, є коммутационными. Усі основні функції комутаційної системи зосереджено центральному комунікаційному устрої. Терминальное устаткування (телефонні апарати, факс-машины тощо. буд.) має відносно невисокою інтелектом; це означає, що може бути купувати по досить низькій ціні. Причому продуктивність і інтелект перебувають у одному центральному устрої, що спрощує обслуговування системи.

Що стосується системам управління топологія типу «зірка» має низку переваг: контролер з запрограмованої пам'яттю є класичної централізованої системою. Впровадження інтелектуальних компонентів ввода/вывода у сфері автоматизації технологічних процесів досі не досягло значного поступу ринку; контролери з запрограмованої пам'яттю і сьогодні грають домінуючу роль. Для поширення децентралізованих систем потрібно здійснити серйозну роботу.

«Шина» - краще називати її «лінія» - один із найбільш дуже поширених топологічних структур. Проте слід про її нестачі. Попри те що, кожен вузол електрично має лише одне з'єднання з лінією, фізично для підключення потрібні або здвоєні, або Т-образные рознімання, видатки які найчастіше недооцінюють. Значна частина коштів вартості вузла припадає на з'єднання, що робить ЄС неспроможна застосовуватися у багатьох послідовних системах, хоча у паралельних здатна забезпечити вищу продуктивність.

Основною проблемою цієї топологічної структури є доступом до шині . У зв'язку з цим необхідно згадати один дуже важливого аспекту: багатьом додатків вимога «real-time» (реального масштабу часу) критичний. Під реальним масштабом часу мається на увазі гарантоване час реакції системи. Наприклад, водій автомобіля повинен мати гарантію, що з натисканні на педаль гальма бажаний ефект гальмування дійдуть без затримки.

Розглянемо це аспект докладніше. Повне час затримки реакції є сума затримок всіх процесів, які у системі. Затримка, викликане шиною, то, можливо мінімальної проти іншими - у разі вона надає істотно на процес управління. Є ще на одному моменті, якому часто вже не приділяють уваги. Real-time вимагають багато системи, проте, з економічних міркувань, певний час реакції зазвичай гарантують лише із високим ймовірністю. Який сенс гарантувати час реакції «абсолютно», тоді як надійність системи задається ймовірнісними величинами (адже система може охоплювати у собі безліч непомехозащищенных електронних компонент)? Якщо час затримки гарантується з економічно прийнятною ймовірністю, цього досить. Ця уваги ідея і була підхоплена LonWorks (LonWorks гарантує час доступу з певною ймовірністю, яку, можна визначити отже система буде придатна навіть у разі, які стосуються безпеки людини).

І ще кілька коротких зауважень щодо методів доступу. У локальних мережах найчастіше застосовують два методу доступу до шині: маркерный і множинний. Останній називається CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/ Collision Detection-множественный доступ з контролем несучою / розпізнаванням колізій). Маркерный метод доступу простіше, але, на жаль, проти CSMA/CD його реалізація обходиться, зазвичай, значно дорожче. Сутність цього методу ось у чому. У шинної системі існує один маркер, який передається від вузла до вузлу відповідно до певному алгоритму. Вузол, що у якусь мить володіє маркером, отримує право відправляти повідомлення (займати шину). Потрібно стежити, щоб під час роботи системи було обміну двома чи більше маркерами, щоб маркер не губився тощо.. Метод CSMA означає, що перш ніж одержати доступ шині, вузли «прислухаються» до середовища (listen before talk –слухати колись, що розмовляти).

1.5. Інструментарій

Одною з найбільш важливих причин успіху ринку Fieldbus-систем –наявність інструментарію їхнього розробки, настроювання й супроводу. Тут доречно навести класичний приклад зі історії 16-разрядных мікропроцесорів. Після розробки різними компаніями перших три моделі аналіз їхній продуктивності показував: у 8086 вона дуже невеличкий, у 68000 – значно вища, а найбільшу продуктивність демонстрував Z8000 відносини із своїми надзвичайно гнучким набором регістрів. Але саме останній зник з ринку на першу чергу, 68000 теж зміг наблизиться за обсягом продажів до 8086. це пояснюється багатьма причинами, але одне з них стала вирішальної: фірма Zilog, розробила Z8000, окремо не змогла своєчасно запропонувати відповідний інструментарій. Тому компанії, які мають ринку нові типи мікропроцесорів, мають чітко уявляти собі повну вартість майбутньої системи всіх етапах її існування ( розробка, виконання і супровід).

Безсумнівно, що з її появою NEURON Chip («нейронного чипа»-программно-аппаратный комплекс, готовий до розробки та налагодження додатків для NEURON Chip) у розпорядження розробників надійшов необхідний інструментарій – LonBuilder. Echelon стала повторювати помилок інших і не концентрувала вагу свої фінансові ресурси розробка нових версій NEURON Chip. Навпаки, пріоритет віддали розробці нового і поліпшення існуючого інструментарію. Якщо порівняти результати досягнуті у цьому напрямі LON-технологией та інші Fieldbus-системами, то LON значно випереджає й інші. Так-от стандартного апаратного мови Assembler, компанія Echelon перейшла до програмування NEURON Chip мовою вищого рівня NEURON З.

Мова програмування докладання для NEURON Chip (CPU-3) полягає в ANSI-C, є відгалуженням мови програмування З. Він створили для NC не може застосовується й інших процесорів.

  У основі побудови локальної мережі у стандарті LONWORKS лежить застосування спеціалізованих гібридних мікросхем NEURON Chip як микроконтроллеров вузлів локальної мережі.

  Микроконтроллер NEURON Chip містить три 8-разрядных процесора, об'єднаних внутрішньої шиною з умонтованими блоками загальної оперативної та енергонезалежної пам'яті, і навіть периферійними пристроями (мережним комунікаційним портом, таймерами, управляючими регістрами, портами ввода/вывода). Модель NEURON MC143120 також передбачає користування та зовнішньої пам'яті зберігання програм. Попри архітектурну симетричність внутрішніх процесорів, функціональне призначення кожного їх суворо детерміновано. Два їх управляють мережевий передачею даних з урахуванням многоуровнего мережного протоколу, а один призначений обслуговування прикладної частини програмного забезпечення вузла. Синхронізація роботи процесорів здійснюється з допомогою використання загальних областей пам'яті даних. Унікальність адреси кожного з микроконтроллеров стандарту LONWORKS може бути забезпечено наявністю власного 48-разрядного ідентифікаційний код, записываемого в энергонезависимую пам'ять за її виробництві.

  Взаємодія з зовнішніми пристроями виробляє процесор прикладного рівня у вигляді 11-выводного порту ввода/вывода. Функціональне призначення висновків порту то, можливо поставлено прикладних програмних забезпеченням, залежно від типів зовнішніх пристроїв, обслуговуваних микроконтроллером.

   Що стосується недостатньою обчислювальної чи функціональною потужності микроконтроллера NEURON Chip для реалізації функцій вузла взаємодії з зовнішніми пристроями, у складі вузла може бути застосований додатковий микроконтроллер, задовольняє завданню збирання цих чи управління. І тут порт ввода/вывода можна використовувати для зв'язку микроконтроллеров з організації обміну даними по рівнобіжному інтерфейсу, а сам микроконтроллер NEURON Chip виконує лише комунікаційні функції.

Задля реалізації мережевих функцій микроконтроллера служить 5-выводной комунікаційний порт, керований процесором, обслуговуючим два нижніх рівня мережного протоколу. З метою поєднання микроконтроллера з фізичною каналом зв'язку, до комунікаційному порту підключаються приемопередатчики відповідно до обраним типом каналу зв'язку.

1.5.1. До основних рис микроконтроллеров NEURON Chip.

  Кількість мікропроцесорів в кристалі - 3, типу MC143120.

  Унікальний 48-битный код (NEURON ID).

  EEPROM, ROM і RAM пам'ять.

11 двунаправленных ліній ввода/вывода.

  2 16-битных таймера/счетчика.

  5 ліній комунікаційного інтерфейсу.

  Микроконтроллеры NEURON випускаються на 64-му выводном QFP (NEURON 3150) і 32 выводном SOIC корпусах (NEURON 3120xx ).

Виробник Найменування EEPROM RAM ROM
Motorola MC143120B1DW 0.5K 1K 10K
MC143150B1FU 0.5K 2K Ні
MC143120E2 2K 2K 10K
Toshiba TMPN3120B1F 0.5K 1K 10K
TMPN3150B1F 0.5K 2K Ні
TMPN3120E1 1K 1K 10K

  Промышленно випущені у стандарті LONWORKS приемопередатчики забезпечують організацію наступних типів каналів зв'язку: лінійного, вільної топології, RS-485, радіочастотного, элекросетевого тощо. Швидкість передачі в каналах, залежно обраного типу каналу, забезпечується буде в діапазоні 330 бит/с – 1.25 Mбит/c.

Для поєднання каналів зв'язку різних типів можна застосовувати спеціальні маршрутизатори, побудова яких засноване на застосуванні двох микроконтроллеров NEURON, пов'язаних по рівнобіжному інтерфейсу порту ввода/вывода, і має власні приемопередатчики, відповідні характеристикам типів сопрягаемых каналів. На программно-логическом рівні побудови маршрутизатора, влаштуванню може бути запропоновані різні функції передачі даних між сегментами локальної мережі.

  Програмне забезпечення микроконтроллеров NEURON складається із трьох розділів: системного програмного забезпечення, прикладного, та програмного забезпечення рівня зв'язку даних.

Структурна схема нейрочипа зображено малюнку [рис.3-2]

 

  Системне програмне забезпечення є резидентным кожного з микроконтроллеров. Його програмний код або прошивається у вмонтований вузол ROM моделей NEURON3120 на етапі виробництва микроконтроллеров, або записується в модуль зовнішньої пам'яті моделей NEURON3150. На программно-логическом рівні системне програмне забезпечення повністю реалізує функції багаторівневого мережного протоколу LONWORKS, планувальника завдань для прикладного рівня програмного забезпечення, і має код бібліотеки програмних функцій керувати портом ввода/вывода микроконтроллера. За підсумками застосування програмних засобів, наданих системним програмним забезпеченням, з урахуванням порту ввода/вывода можлива організація кількох типів інтерфейсів з зовнішніми пристроями: дискретного, паралельного, I2C, RS-232, Microwire, MicroLan тощо.

  Системна частина програмного забезпечення реалізує також повний набір операцій керувати мережним взаємодією вузлів системи. Реалізація мережним протоколом LONWORKS функцій управління конфігурацією мережі, дає можливість винесення завдань управління локальної мережею на окремий рівень, який забезпечувався б, незалежними від особливостей побудови окремих вузлів, аппаратно-программными засобами.

  Прикладна частина програмного забезпечення будується розробником вузла яких і визначає набір завдань із обслуговування що з функціонуванням вузла процедур реєстрації даних, і управління виконавчими пристроями. На нижньому рівні систем автоматизації, побудованих за стандартом LONWORKS, визначається набір вхідних і вихідних мережевих змінних, необхідні функціонування конкретного вузла та її реалізації його мережевих функцій. Під час проектування прикладного програмного забезпечення, опис мережевих змінних окремого вузла визначається або у самодокументированной секції енергонезалежної пам'яті микроконтроллера, або опис їх мнемонічних імен, типів і розрядності записується у спеціальний зовнішній файл описи інтерфейсу проектованого вузла. Опис мережевих интерфейсных функцій вузла застосовується на етапі побудови зв'язків мережевих змінних.

  З використанням як микроконтроллера вузла моделі NEURON3150 і до зовнішньої пам'яті програм типу FLASH, допускається завантаження прикладної частини програмного забезпечення вузла через мережу LONWORKS. Ця функція дає можливість гнучкого управління вузлом без його демонтажу із системи.

  Розробка прикладного рівня програмного забезпечення здійснюється з застосуванням спеціального мови програмування NEURON-C (спеціальної реалізації мови З). З рівня прикладного програмного забезпечення припускається використання (викликів) всіх функцій, наданих системної частиною програмного забезпечення.

  На розробку вузлів, побудованих з урахуванням NEURON, застосовуються спеціальні апаратно-програмні отладочные комплекси LONBUILDER і NODEBUILDER, вироблені фірмою Echelon.

  LONBUILDER, є крейт, яке у собі блок харчування, інтерфейс для через відкликання комп'ютером і має 7 слотів для установки эмуляционных модулів. LONBUILDER дозволяє собі з допомогою встановлюваних до нього модулів виробляти налагодження:

1. прикладного програмного забезпечення модулів розроблених користувачем з урахуванням різних NEURON-контроллеров,

2. об'єднувати кілька эмуляционных модулів до мережі Echelon .для налагодження мережевих взаємодій,

3. з допомогою роутер-модуля здійснювати об'єднання діючої і проектованої мереж,

4. об'єднувати вузли ECHELON у мережі різних типів,

   і навіть LONBUILDER можна використовувати, як шлюза-маршрутизатора мережі ECHELON, із можливістю каскадирования окремих крейтов LONBUILDER. Отже, LONBUILDER реформи є найміцнішим засобом налагодження як безпосередньо прикладного програмного забезпечення конкретного модуля, а й повноцінним эмулятором мережі ECHELON, а враховуючи його широкі можливості при побудові реальної мережі її ціна перестає бути

Схожі реферати:

Навігація