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嵌入式系統(tǒng)的主從通信模型中的重要注意事項
嵌入式系統(tǒng)的主從通信模型中的重要注意事項
完成嵌入式系統(tǒng)的工作原型可能需要幾周或幾個月的時間。有時我會花幾天時間在項目的單個部分上。但是，當(dāng)老板每天都在尋找更新時，這可能會特別分散您的注意力并阻礙您的工作效率。當(dāng)我開始設(shè)計公司時，我學(xué)會了不要在團隊中重復(fù)這些錯誤。
像人類一樣，嵌入式系統(tǒng)（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(yīng)命令鏈中更高級別的控制器之外，嵌入式系統(tǒng)還需要有效地執(zhí)行其其他任務(wù)。這包括監(jiān)視輸入，計算和轉(zhuǎn)換值。它還必須提供可靠的更新或處理命令。當(dāng)嵌入式系統(tǒng)不斷受到來自另一個控制器的請求的干擾時，它的效率就會降低。在某些情況下，這可能導(dǎo)致它崩潰而沒有警告。
主從式嵌入式系統(tǒng)通信如何工作
嵌入式系統(tǒng)相互通信的最簡單方法是通過主從結(jié)構(gòu)。在這里，將單個嵌入式系統(tǒng)指定為主服務(wù)器，并負責(zé)啟動與與其連接的嵌入式系統(tǒng)的通信。主從通信模型在通過通信接口傳輸消息的方式上具有可預(yù)測的模式。從控制器不允許發(fā)送任何數(shù)據(jù)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(jiān)控系統(tǒng)。在每臺機器上都安裝了一個傳感器監(jiān)視控制器，以使用各種傳感器監(jiān)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(shù)據(jù)。
設(shè)計主從嵌入式系統(tǒng)的重要注意事項。
看起來很簡單，如果無法解決以下設(shè)計注意事項，則可能導(dǎo)致部署后出現(xiàn)問題。
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(zhí)行特定任務(wù)，例如監(jiān)視傳感器輸入或驅(qū)動電動機，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代碼的程序員必須避免因狀態(tài)更新要求而過于頻繁地中斷從屬模式。由于它們的處理能力有限，因此中斷可能會使從控制器不堪重負。如果從控制器未設(shè)計為處理大量請求，則它可能會遇到內(nèi)存或堆棧溢出并崩潰。
2.限制從控制器的數(shù)量。
從理論上講，您可以將主設(shè)備與它們的通信接口標(biāo)準(zhǔn)允許的從控制器連接起來。例如，RS458最多可將32個設(shè)備連接到單個連接。但是，在實踐中，您將要考慮在單個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毫秒來響應(yīng)請求。如果有31個從屬控制器，則下一個周期將花費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通道的從控制器的數(shù)量。
3.冗余設(shè)計
以主從方式配置的嵌入式系統(tǒng)通常使用單根電纜連接，該電纜從一個控制器循環(huán)到另一個控制器。這種多點布線方法簡單且成本低廉，但如果電纜斷裂，也會使整個系統(tǒng)處于危險之中。例如，在第五個和第六個從屬控制器之間斷開的電纜會減少主機與前五個從屬控制器的通信。
在關(guān)鍵應(yīng)用中，系統(tǒng)開發(fā)人員和設(shè)計人員應(yīng)考慮將主控制器到環(huán)路中最后一個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，則可以激活備用連接以恢復(fù)通信。