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嵌入式系统主从机通信模型中的几个重要的注意事项

完成嵌入式系统的原型可能需要几周或几个月的时间。有时候,我会在项目的一部分工作几天。但是,当您的老板每天都在寻找更新时,可能会特别分散注意力,并阻碍您的工作效率。当我开办了自己的设计公司时,我学会了不要在我的团队中重复这些错误。

像人类一样,嵌入式系统具有各种形状和尺寸,更重要的是不同的功能和能力。除了响应命令链中的控制器之外,嵌入式系统还需要高效地执行其他任务。这包括监控输入、计算和转换值。它还必须提供可靠的更新或处理命令。当嵌入式系统不断受到来自另一个控制器的请求的干扰时,效率就会降低。在某些情况下,这可能导致它崩溃,并且不发出警告。

主从机嵌入式系统通信如何工作

嵌入式系统相互之间进行通信的最简单的方式是通过主从结构。在其中单一的嵌入式系统被指定为主机,并且负责发起与连接到它的嵌入式系统的通信。主从机通信通过通信接口传输消息的方式具有可预测的模式。从控制器不允许传输任何数据包,除非主控制器要求它们。

我最新的使用主/从配置的项目之一是橡胶制造机器的监控系统。传感器监控控制器被放置在每个机器上,使用各种传感器监视其运行周期。主控制器连接到所有传感器控制器,并使用非易失性存储器来存储收集的数据。

设计主从嵌入式系统的重要注意事项

看起来很简单,没有解决以下设计注意可能会导致部署后的问题。

1. 微处理器的处理能力

通常,主从控制器由具有不同处理能力的微控制器供电。主控制器通常由比从属控制器更强大的微控制器供电。从控制器通常执行特定任务,例如监视传感器输入或驱动电机,因此为其配备中等或更低范围的微控制器是有意义的。

正在为主控制器编写代码的程序员需要在状态更新需求时不要太频繁地中断从控制器。由于它们具有有限的处理能力,因此中断可能会压制从控制器。如果从站控制器未设计为处理大量请求,则可能会遇到内存或堆栈溢出并可能崩溃。

2.限制从控制器的数量。

理论上,您可以将主控制器与通信接口标准允许的从及控制器数量进行连接。例如,RS458最多可以有32台设备连接到单个连接。然而,在实际中,您将想要考虑在单个通道上连接大量从属控制器对于信息检索速度的影响。例如,从控制器需要10毫秒来响应请求。如果有31个从站控制器,则在下一个周期内从同一个控制器接收更新将使用310毫秒。如果主控制器要求以更快的速度刷新更新,则需要限制连接到单个通道的从站控制器的数量。

3.冗余设计

以主从方式配置的嵌入式系统通常使用从一个控制器循环到另一个控制器的单个电缆连接。这种多点接线方法简单且成本低,但如果电缆断裂,也会使整个系统面临风险。例如,电缆在第五和第六从机控制器之间断开,影响了主机与前五个从机控制器的通信。

在关键应用中,系统开发人员和设计人员应考虑添加从主机控制器到最后一个从机控制器的冗余连接作为备份。如果主控制器检测到电缆中的潜在中断,则可以激活备份连接来恢复通信。

无论您是设计主机控制器还是从机控制器,选择正确的微控制器和附件都很重要。

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