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) ESC (electronic stability control) Componente sistemului Principiu de funcţionare ESC (electronic stability control) Componentele sistemului

Analiza de procese RT la nivelul sistemelor ABS, ASC şi ESC cu RapidRMA Analiza ABS Configuraţia modului Prezentarea proceselor planificarea cu algoritmul RM Analiza ASC şi ESC

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