Transcript Sisteme RT cu reţea CAN pentru automobile

PROIECT DE DIPLOMĂ
SISTEME RT CU REŢEA CAN DIN DOMENIUL
SIGURANŢEI
ROŢILOR DE AUTOVEHICULE
Îndrumător de proiect:
Conf. dr. ing. Ştefan Stăncescu
Student:
Alexandru Alin -Florian
INTRODUCERE
Aplicații ale sistemelor de calcul în timp - real (RT)
 Principalul motiv de introducere a reţelelor în
domeniul autovehiculelor
 Tipuri de sisteme RT (hard, Soft),
 Task-urile (periodice, aperiodice, sporadice)
 Constrângerile



de precedenţă
de timp



Timpul lansării unui task (release time)
Timpul limită al unui task (deadline)
Timpul limită relativ (relative deadline)
ALGORITMI DE PLANIFICARE A PROCESELOR
PENTRU SISTEME RT

Planificator de timp-real - unitate de program care
controlează lansarea în execuţie, întreruperea temporară şi
încheierea unor task-uripe baza unui algoritm prestabilit cu
scopul de a satisface restricţiile de timp impuse

Planificarea
Statică (off-line) - planificare sigură, dar rigidă, nu ia in
considerare evenimentele neprevăzute
 Dinamică (on-line) - mai putin sigură dar mai flexibila, se
poate adapta unor situaţii neprevăzute
 Preemptivă
 Nepreemptivă

ALGORITMUL DE PLANIFICARE RM
(RATE MONOTONIC)

Prezentarea algoritmului:
Schemă uniprocesor
 Schemă preemptivă
 Prioritate statică


Condiţia suficientă dar nu şi necesară:
ALGORITMUL EDF (EARLY DEADLINE FIRST)

Prezentarea algoritmului
Condus de prioritate
 Cu prioritate dinamică
 Schemă preemptivă


Analiza funcţionării


Utilizarea cozilor de sarcini
Optim pentru programarea uniprocesor a unui set de sarcini
periodice
ALGORITMUL LEAST LAXITY FIRST

Prezentarea algoritmului
Prioritate dinamică
 Schemă preemptivă
 Optim pentru sisteme cu task-uri periodice în timp real
 Pentru fiecare task se calculeaza diferenţa slack S

(D - R) – C= S
 Analiza funcţionării
Utilizarea cozilor de sarcini
 Problema schimbului între acţiunile similare
 Comportament de „thrashing”

ALGORITMUL FIRST-COME FIRST-SERVED

Prezentarea algoritmului
Fără preempţiune
 Schemă simplă
 Rapid şi cu încărcare minimă


Analiza funcţionării


Utilizarea cozilor de sarcini
Nu ia în considerare starea sistemului şi cerinţa de resurse
ALGORITMUL ROUND ROBIN

Prezentarea algoritmului
Schemă cu preempţiune
 Acces echitabil la resursele sistemului
 Timp de răspuns bun


Analiza funcţionării


Utilizarea cozilor de sarcini – folosirea cuantelor de timp
Timp de răspuns proporţional cu cerinţa de resurse pentru
activităţile de durată
ALGORITMUL EVENT-DRIVEN

Prezentarea algoritmului
Schemă cu sau fără preempţiune
 Bazat pe prioritate
 Schemă cu prioritate statică sau dinamică


Analiza funcţionării


Blocaje asupra proceselor de prioritate mică
Variante Hard-RT ale algoritmului E-D:
 “Earliest-Deadline First”
 “Least Laxity First”
REŢEAUA DE COMUNICAŢIE CAN

Prezentare generală
Apariţia standardului ISO11898
 Folosirea reţelei CAN în domeniul auto


Funcţionarea reţelei CAN
Schimbul de date orientat pe conţinut
 Arbitrarea transmisiei la nivel de bit pentru identificatorii
mesajelor
 Alocarea accesului la magistrală în funcţie de necesitatea
fiecărui participant
 Acces la magistrală fară distrugere de pachete


Caracteristicile reţelei CAN
complexitatea şi flexibilitatea configurării
 permite recepţii multiple

REŢEAUA DE COMUNICAŢIE CAN

Formatul cadru al mesajului

Detectarea şi semnalizarea erorilor
CRC (Cyclic Redundancy Check)
 Verificarea cadrului de mesaj
 Erorile de ACK
 Monitorizarea

SISTEME DE SIGURANŢĂ ALE ROŢILOR UNUI
AUTOVEHICUL - ABS
•Principiul de funcţionare
•Componentele sistemului
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Pedala de frânare
Servofrana
Cilindru principal
Rezervor pentru lichid de
frâna
Sistem hidraulic
Etrier
Senzori de viteză
Modulator hidraulic
Unitate de control ABS
Lampă de avertizare ABS
ABS (ANTILOCK BRAKE SYSTEM)
•
Componentele
electronice
•
Senzori (captori) viteza


•
Pasivi
Activi
Unitatea electronică de control
λ
•
•
•
Modulatorul hidraulic
Martor de bord
Vitezometru
ASC ŞI ESC

ASC (antiskid control)



Componente sistemului
Principiu de funcţionare
ESC (electronic stability
control)


Componentele sistemului
Principiu de funcţionare
ANALIZA DE PROCESE RT LA NIVELUL SISTEMELOR
ABS, ASC ŞI ESC CU RAPIDRMA
RapidRMA
 Analiza ABS

Configuraţia modului
 Prezentarea proceselor



planificarea cu algoritmul RM
Analiza ASC şi ESC
Configuraţia modului
 Prezentarea proceselor

KIT-UL DE EVALUARE MCP25050

Prezentarea KIT-ului de evaluare

Componentele modulului MCP25050
Nodul PC
 Nodul A
 Nodul B
 Dispozitivul pentru programare

REZULTATE ŞI CONCLUZII
•
Algoritmul RM şi algoritmii statici utilizaţi împreună cu
CAN prezintă:
O alegere naturală pentru magistrala de tip CAN
– Dezavantajele priorităţii statice
–
•
•
•
Întârzieri ale mesajelor mai slab prioritare
Mesajele având o perioadă mai mică primesc o prioritate mai mare
Soluţii de implementat:
–
–
–
–
Un mecanism de arbitrare de tip Deadline Monotonic de genul EDF
Atingerea performanţelor de alocare dinamică:
Identificatorul mesajului CAN să reflecte termenul limită al mesajului
Fiecare mesaj să aibă un identificator unic descris prin împărţirea
structurii identificatorului în trei subdiviziuni:
•
IDENTIFICATOR = PRIORITATE + TERMEN_LIMITĂ + UNICITATE
Evitarea problemelor cauzate de dimensiunea identificatorului ce
cuprinde trecerea timpului
– Modificarea identificatorilor în mod dinamic
– Evitarea încărcării procesorului prin raportarea la o perioadă care să
fie ajustată dinamic la intervale mai mari.
–
MULŢUMESC!
Alexandru Alin-Florian
Iunie 2011