BEÁGYAZOTT RENDSZEREK TERVEZÉSE UDP csomag küldése és fogadása beágyazott rendszerrel példa

Átírás

1 BEÁGYAZOTT RENDSZEREK TERVEZÉSE 1

2 feladat: A Netburner MOD5270 fejlesztőlap segítségével megvalósítani csomagok küldését és fogadását a fejlesztőlap és egy PC számítógép között. megoldás: A fejlesztőlapra, a fenn megnevezett futásidejű könyvtárak segítségével; a PC számítógépre pedig Java alapú küldő és fogadó szoftvereket kell írni. A megoldás menete, magyarázata és forráskódjai megtekinthetőek a fejlesztőlap programozói kézikönyv 13. fejezete alatt NNDKProgMan.pdf 2

3 Az eszköz feladata: a kísérleti állatok agysejtjeleinek valósidejű telemetrikus mérése, előzetes feldolgozása és az adatok továbbítása azok tárolási helyére. drótnélküli adatátvitel rádió adó/vevő rádió vevő DSP feldolgozás a.) szondák és adó b.) vevő és előfeldolgozás c.) személyi számítógép 3

4 Megjegyés: hogy könnyebben meglehessen becsülni a mérőműszer által generált adatmennyiséget, felsorolásra kerül pár média szabványos átviteli sebessége, valamint a mellékelt honlap segítségével ##LINK: kalkulált átviteli arányuk, a mérőműszerhez viszonyítva: mérőműszer = [bit/s] = [Mbps] = [MB/s], audio CD = [bit/s] ~= 1.41 [Mbps]; ~35x lassabb, DVD x1 = 11 [Mbps] = 1.38 [MB/s]; ~4.5x lassabb, HD-DVD (1080p24) = [Mbps] = 4.56 [MB/s]; ~1.35x lassabb. 4

5 A mérőműszer stacionárius részének kimenetén a 36 DSP I 2 S [1] adatfolyama (a alfejezet ábrája és a ábra a.) jelenik meg kimenetként. Az adatokat tárolási és későbbi adatfeldolgozási célból egy szabványos portokkal szerelt PC számítógéphez kell eljuttatni ( ábra c.). A probléma abból áll, hogy nem létezik megoldás az I 2 S adatfolyam és szabványos PC portok összekötésére ( ábra b.). I 2 S mérőberendezés? PC portok a.) többszörös I 2 S adatfolyam b.) összeköttetés c.) szabványos kommunikációs portok és protokollok 5

6 Az egyik lehetséges megoldás egy protokoll átalakító beiktatása ( ábra), amely a két kommunikáló oldal fizikai rétegére csatlakozik, fogadja a vezérlő és adatjeleket, majd ezeket átalakítja a mások oldal számára elfogadható jelekké. I 2 S mérőberendezés protokoll átalakító PC portok a.) többszörös I 2 S adatfolyam b.) szabványos kommunikációs portok és protokollok 6

7 A protokoll átalakítónak alkalmazkodnia kell a meglevő fizikai csatlakozásokhoz. A feladata pedig a kézfogást nem támogató, megszakítás nélkül érkező I 2 S adatfolyam veszteségmentes fogadása, a folyam adatainak csomagba foglalása, majd ezen csomagok FastEtherneten való továbbküldésre. Erre a célra egy beágyazott rendszer alkalmazása tűnik a legcélszerűbbnek protokoll átalakító I 2 S à I 2 S protokoll stack TCP/IP protokoll stack I 2 S (x16) I 2 S bit párhuzamos adatátviteli szint fizikai szint átalakítási folyamat alkalmazás traszport hálózati szint adatátviteli szint fizikai szint IP Ethernet RJ45 CAT5 7

8 A beágyazott rendszer megszakítással vezérelt DMA alkalmazásával - a digitális I/O portokról - a beérkező adatokat a belső RAM memóriába továbbítja, amely ez esetben FIFO ##First In First Out## pufferként van használva. A beágyazott rendszer mikroprocesszora a RAM-ban felgyülemlett adatokból Ethernet csomagokat formál. Amennyiben szabad a kommunikációs csatorna, az elkészült csomagokat - szintén digitális I/O portokon keresztül az elvárt protokoll szerint a FastEthernet csatolónak átadja, amely az UTP kábelen keresztül elküldi azokat a PC felé. protokoll átalakító WS beágyazott rendszer mérőberendezés SD *16 SCK IN digi port D M A RAM a felhasználói u adatok formázása TCP/IP protokoll stack OUT digi port Fast Ethernet csatoló P C párhuzamos rézdhuzal Fast Ethernet UTP 8

9 Mivel gyors adatátvitelre, DMA adatkezelésre, FastEthernet kommunikációra volt szükség. Ebben az esetben a beágyazott rendszer a Netburner MOD5270 modullal lett megvalósítva. Az első tesztek során kiderült, a [Mbps] adatfogadás, adat átalakítás és [Mbps] adatküldési sebesség nem valósítható meg megbízhatóan egy 150MIPS-es modullal. Ezért az adatfolyam két modul közt lett megosztva. A folyamatos adatáramlás és a szakaszos csomagküldés közötti időrések áthidalását hardveres puffer segíti, ami a gyakorlatban az adatfolyamba helyezett FIFO biztosít. protokoll átalakító mérőberendezés SD *16 WS SCK SD *8 SD *8 hw FIFO #1 hw FIFO #2 beágyazott rendszer #1 beágyazott rendszer #2 Fast Ethernet csatoló #1 Fast Ethernet csatoló #2 NET P C 9