Sistemi u realnom vremenu pr. 3 Mehmedovićlejla-bm.com.ba/SRV/SRV_3_Ugradj_racun_sistemi_p.pdf ·...

1

Sistemi u realnom vremenu 3

Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

Ugrađeni računarski sistemi

Sistemi u realnom vremenu pr. 3

Vanr.prof.dr. Lejla Banjanović-Mehmedović



Izazov se zove ugrađeni sistemi...� Revolucija u domenu ugrađenih (embedded) sistema

� Embedded digitalna tehnologija je inkorporirana u sve vrste opreme i sistema, � koji se koriste za uvećanje funkcionalnosti� unapređenje operativnosti po nižim cijenama.

2



Ugrađeni sistemi� Primjeri proizvoda koji

koriste ugrađene sisteme:

� mobilni telefoni, MP3 plejeri, kablovski modemi, digitalnekamere, itd.

� industrijski roboti, automobili

� Embedded sistemi su najčešće masovni proizvodi!

Sistemi u realnom vremenu 3 Copyright: Lejla Banjanović-Mehmedović

Primjene Ugrađenih sistema

Dojava alarma fiksnom telefonskom linijom

Dojava alarma SMS-om

Sigurnosne brave

� Alarmna zaštita

� Jednostavne kućne aplikacije (mikrovalnepećnice, veš-mašine,...)

3



Primjene Ugrađenih sistema

� Svi uređaji kojima se upravlja daljinskimupravljačem

� upravljanje zagrijavanjem, kondiciniranjem zraka

� u proizvodnim jedinicama u robotici do sistema proizvodne automatizacije i kontrolnih sistema



Primjene Ugrađenih sistema� U medicini, djelimično u

dijagnostičkoj medicinskoj opremi,

� ... do inteligentnih uređaja koji se implementiraju u ljudsko tijelo

� Transport - moderni automobili imaju po barem jedan mikrokontroler, npr.mikrokontroleri upravljaju motorom, ABS sistemkočenja, itd. pa do kamiona, vozova, letjelica...

4



Ugrađeni sistemi (eng. Embedded systems)

� Definicija 1: Embedded sistemi su računarski sistemi sa jako izraženom integracijom hardvera i softvera, prije svega namjenjeni da obavljaju specifične funkcije.

� Definicija 2: Embedded sistemi su računarsko bazirani sistemi ugrađeni u okviru drugog sistema, za koga obezbedjuju bolju funkcionalnost i performanse.

� Definicija 3: Embedded sistemi su sistemi specijalne namjene kod kojih je računar u potpunosti enkapsuliran od strane uredjaja koga on kontroliše. Nasuprot računaru opšte nemjene, kakav je personalni računar (PC mašina), embedded sistem obavlja jedan ili veći broj unaprijed definisanih zadataka, obično sa veoma specifičnim zahtjevima.



Ugrađeni sistemi� Evropa je svjetski lider

u embedded tehnologiji za:� Avioniku� Automobilsku industriju� Industriju� Komunikacije� Elektronsku industriju

� 90% svih kompjuterskih uređaja je u embedded sistemima a ne u desktop sistemima!

5



Ugrađeni sistemi� Tehnologija ugrađenih sistema je najbrži razvojni

sektor u IT danas!� Npr. ugrađena elektronika i softver učestvuju u

� 22% industrijskih automatizovanih sistema, � 41% korisničke elektronike, � 33% medicinske opreme!



Razlike između embedded sistema i mašina opšte namjene

1. Embedded sistemi su namjenjeni da obavljaju specifične zadatkedok se PC računari prvenstveno koriste kao računarske mašine opšte namjene.

2. Rad embedded sistema podržan je od strane širokog dijapazona procesora i procesorskih arhitektura.

3. Embedded sistemi treba da su jeftini. 4. Embedded sistemi imaju ograničenja koja se odnose na rad u

realnom vremenu:1. vremensko osjetljiva ograničenja (time sensitive constraints)2. vremensko kritična ograničenja (time critical constraints)

5. Ako embedded sistem koristi operativni sistem to obično mora biti RTOS (Real Time Operating System).

6



Razlike između embedded sistema i mašina opšte namjene

6. Implikacije softverskih grešaka su značajno ozbiljnije kod embedded sistema u odnosu na desktop sisteme.

7. Embedded sistemi se u velikom broju slučajeva izrađuju kao baterijsko napajani uređaji pa zbog toga je imperativ da se oni izvode kao sistemi sa minimalnom potrošnjom.

8. Embedded sistemi moraju da rade u ekstremnim ambijentnim uslovima.

9. Embedded sistemi imaju daleko manji broj ugrađenih sistemskih resursa u poređenju sa desktop sistemima.

10. Embedded sistemi čuvaju sav svoj objektni kod u ROM-u. 11. Embedded sistemi zahtjevaju korištenje specijalnih sredstava i

metoda za projektovanje. 12. Embedded mikroprocesori obično imaju implementirano

namjenska debugging kola (watchdog tajmeri, self-test kola, itd.).



Real-Time embedded sistemi

� Odnos između RTS-ova (Real Time Sistems) i embedded sistema

7



Embedded sistemi za rad u realnom vremenu

� Odziv na spoljne događaje uključuje: � prepoznavanje trenutka kada se događaj desio; � obavljanje procesiranja kao odziv na pojavu događaja; � generisanje rezultata za zadano vremensko ograničenje

Sistem za rad u realnom vremenu

Pri pojavi određenih događaja unutar mikrokontrolera se registruje Interrupt (zahtjev zaprekid tekućeg procesa).

Primjer primjene Interrupt-a je:

•ukoliko se stanje promjeni na nekom od ulaznih pin-ova

•ukoliko je protekao konkretno definisani vremensko period,

•ukoliko je serijski prenos okončan

•ukoliko je okončano mjerenje putem A/D konvertera

Ukoliko se pojavi događaj koji je povezan sa pozivom Interrupt-a slijedi tok događaja:

1.Unutar specijalnog registra postavlja se vrijednost bita (Interruptflag )

2.Daljnji tok osnovnog programa se prekida, Interruptflag se briše i pokreće se podprogram(Interrupt Service Routine - ISR)

3.Nakon završetka podprograma, nastavlja se sa izvravanjem naredbi u osnovnom programunastavljajući sa narednom naredbom nakon poziva Interrupta

Reakcija na događaje

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

8



Razvojna kros-platforma� Softver za embedded sistem se razvija na jednoj

platformi, a izvršava na drugoj. � Host sistem je sistem na kome se embedded

softver razvija. � Ciljni (target) sistem je embedded sistem koji se

razvija. U najvećem broju slučajeva, host i ciljni sistem nisu bazirani na istom procesoru.

� Glavno softversko razvojno sredstvo koje čini razvojnu kros-platformu mogućom predstavlja kros-kompajler. Kros-kompajler je kompajler koji se izvršava na jednom tipu procesorske arhitekture, a generiše objektni kod za drugi, različit tip procesorske arhitekture.



Softver embedded sistema� Embedded RTOS (Real Time Operating Sistem)

� Operativni sistem je specijalizirana kolekcija sistemskih programa koja upravlja fizičkim resursima računara.

� Aplikacioni softver � Aplikativni programi – su programi pisani za

rješavanje specifičnih problema (navigacija aviona, upravljanje kretanjem robota)

While(1){

Embedded Program}

9

Operativni Sistemi mobilnih robota sa ugrađenim sistemima

•A/ROSE •Embedded Linux •Inferno (distriobuirani operativni sistem) •ROM-DOS •Minix version 3 •T2 SDE •Windows XP Embedded •Windows CE •.NET Micro Framework •QNX




Programski jezici realnog vremena

� Jezici za programiranje ugradjenih računarskih sistema� Asembleri� C, C++, C#� Java, Java++� Matlab

10



Programski jezici realnog vremena

� treba da podrže izraze i analizu vremenskog ponašanja na jedan od tri načina:� Eliminacija konstruktora koji imaju

neutvrđena vrem. izvršenja� Ekstenzija postojećih jezika (npr. C za

realno vrijeme)� Konstrukcija jezika u sprezi sa

operativnim sistemima



Kako izvršiti izbor jezika realnog vremena?

Od globalnih zahtjeva na RSRV� Tačnost� Pravovremenost� Sigurnost� Pouzdanost

do zahtjeva na softver� Tačan softver� Pouzdan softver

pa do opštih i korisničkih zahtjeva na jezik

11



Opšti zahtjevi na programske jezike

� Deklaracije� Tipovi� Incijalizacija� Konstante� Kontrolne strukture� Vidljivost� Modularnost i kompajliranje� Rad sa izuzecima� Rad nad bitima� Multitasking



Efikasnost

� Kod aplikacija� Elektro-mehanički sistemi� Kontrola letjelica� Kontrola vozova� Kontrola plovnih objekata� Procesiranje signala� Prepoznavanje govora

12



C++ dominantan u svijetu mikroprocesora

� Moćne metode za rad sa izuzecima� Razvijene biblioteke funkcija za konkurentno

programiranje posebnih proizvođača� Rapoloživost matematskih i opšte-namjenskih

biblioteka� Raspoloživost na tržištu alata s bogatim okruženjem� Alati za prevodjenje dizajna u programski dizajn

jezika



Hardver i softver ko-dizajn model� Čvrsta uzajamna sprega u radu između oba

projektantska tima iz razloga što se embedded sistemi grade (realizuju) kako od specijalizovanog hardvera, tako i specijalizovanog softvera.

Virtuelna HW/SW integracija(co-design & co-verification)

13



Testiranje integracije hardwera i softwera

Razvoj i testiranjehardwera

Testiranje softwerainteraktivno u okiru

hosta i ciljnog sistema

Testiranje softveraunutar ciljnog

sistema

Razvoj i testiranjesoftvera u okviru

host sistema

Mikroprocesorski razvojni proces

Neki primjeri ugrađenih sistema u realnom vremenu



14



Konvencionalni solarni panel



Savremena mikrokontrolerska platforma solarnog panela

15

:


Primjeri korištenje mikrokontrolera u mobilnoj robotici

Slika 63 – Mašina konačnih stanja za ponašanje provjere šesnaesterca i

prepreka

Slika 12 – Interakcija među robotima putem

virtuelnih feromona


Kooperativni dizajn multi-robota korištenjem FSM

16

Sistemi u realnom vremenu


Robotski timovi i nano-tehnologija

Multirobotski sistem –izbjegavanje prepreka, identifikacija robota i

komunikacija

Roboti za nadgledanje zgrada sa komunikacionim modulima

EATR roboti koji će se u budučnosti koristiti za nanotehnologiju

Sistemi u realnom vremenu pr. 3 Mehmedovićlejla-bm.com.ba/SRV/SRV_3_Ugradj_racun_sistemi_p.pdf ·...

Documents

Transcript of Sistemi u realnom vremenu pr. 3 Mehmedovićlejla-bm.com.ba/SRV/SRV_3_Ugradj_racun_sistemi_p.pdf ·...