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技術(shù)專(zhuān)題
嵌入式系統的主從通信模型中的重要注意事項
嵌入式系統的主從通信模型中的重要注意事項
完成嵌入式系統的工作原型可能需要幾周或幾個(gè)月的時(shí)間。有時(shí)我會(huì )花幾天時(shí)間在項目的單個(gè)部分上。但是，當老板每天都在尋找更新時(shí)，這可能會(huì )特別分散您的注意力并阻礙您的工作效率。當我開(kāi)始設計公司時(shí)，我學(xué)會(huì )了不要在團隊中重復這些錯誤。
像人類(lèi)一樣，嵌入式系統（如modbus從站和modbus主站）具有各種形狀和大小，更重要的是具有不同的功能和能力。除了響應命令鏈中更高級別的控制器之外，嵌入式系統還需要有效地執行其其他任務(wù)。這包括監視輸入，計算和轉換值。它還必須提供可靠的更新或處理命令。當嵌入式系統不斷受到來(lái)自另一個(gè)控制器的請求的干擾時(shí)，它的效率就會(huì )降低。在某些情況下，這可能導致它崩潰而沒(méi)有警告。
主從式嵌入式系統通信如何工作
嵌入式系統相互通信的最簡(jiǎn)單方法是通過(guò)主從結構。在這里，將單個(gè)嵌入式系統指定為主服務(wù)器，并負責啟動(dòng)與與其連接的嵌入式系統的通信。主從通信模型在通過(guò)通信接口傳輸消息的方式上具有可預測的模式。從控制器不允許發(fā)送任何數據包，除非主控制器請求它們。
我使用主/從配置的最新項目之一是用于橡膠制造機器的監控系統。在每臺機器上都安裝了一個(gè)傳感器監視控制器，以使用各種傳感器監視其運行周期。主控制器連接到所有傳感器控制器，并使用非易失性存儲器存儲收集的數據。
設計主從嵌入式系統的重要注意事項。
看起來(lái)很簡(jiǎn)單，如果無(wú)法解決以下設計注意事項，則可能導致部署后出現問(wèn)題。
1.微處理器的處理能力
通常，主控制器和從控制器由具有不同處理能力的微控制器供電。主控制器通常由比從控制器更強大的微控制器供電。從控制器通常執行特定任務(wù)，例如監視傳感器輸入或驅動(dòng)電動(dòng)機，因此為它們配備中等或較低范圍的微控制器是有意義的。
正在為主控制器編寫(xiě)代碼的程序員必須避免因狀態(tài)更新要求而過(guò)于頻繁地中斷從屬模式。由于它們的處理能力有限，因此中斷可能會(huì )使從控制器不堪重負。如果從控制器未設計為處理大量請求，則它可能會(huì )遇到內存或堆棧溢出并崩潰。
2.限制從控制器的數量。
從理論上講，您可以將主設備與它們的通信接口標準允許的從控制器連接起來(lái)。例如，RS458最多可將32個(gè)設備連接到單個(gè)連接。但是，在實(shí)踐中，您將要考慮在單個(gè)通道上連接大量從屬控制器對信息檢索速度有什么影響。例如，從屬控制器需要10毫秒來(lái)響應請求。如果有31個(gè)從屬控制器，則下一個(gè)周期將花費310毫秒從同一控制器接收更新。如果主控制器要求以更快的速度刷新更新，則需要限制連接到單個(gè)通道的從控制器的數量。
3.冗余設計
以主從方式配置的嵌入式系統通常使用單根電纜連接，該電纜從一個(gè)控制器循環(huán)到另一個(gè)控制器。這種多點(diǎn)布線(xiàn)方法簡(jiǎn)單且成本低廉，但如果電纜斷裂，也會(huì )使整個(gè)系統處于危險之中。例如，在第五個(gè)和第六個(gè)從屬控制器之間斷開(kāi)的電纜會(huì )減少主機與前五個(gè)從屬控制器的通信。
在關(guān)鍵應用中，系統開(kāi)發(fā)人員和設計人員應考慮將主控制器到環(huán)路中最后一個(gè)從控制器的冗余連接作為備份。如果主控制器檢測到電纜中可能有斷線(xiàn)，則可以激活備用連接以恢復通信。