嵌入式系统的主从通信模型中的重要注意事项

2021-04-20

嵌入式系统的主从通信模型中的重要注意事项

完成嵌入式系统的工作原型可(kě)能(néng)需要几周或几个月的时间。有(yǒu)时我会花(huā)几天时间在项目的单个部分(fēn)上。但是，当老板每天都在寻找更新(xīn)时，这可(kě)能(néng)会特别分(fēn)散您的注意力并阻碍您的工作效率。当我开始设计公司时，我學(xué)会了不要在团队中重复这些错误。

像人类一样，嵌入式系统（如modbus从站和modbus主站）具有(yǒu)各种形状和大小(xiǎo)，更重要的是具有(yǒu)不同的功能(néng)和能(néng)力。除了响应命令链中更高级别的控制器之外，嵌入式系统还需要有(yǒu)效地执行其其他(tā)任務(wù)。这包括监视输入，计算和转换值。它还必须提供可(kě)靠的更新(xīn)或处理(lǐ)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，它的效率就会降低。在某些情况下，这可(kě)能(néng)导致它崩溃而没有(yǒu)警告。

主从式嵌入式系统通信如何工作

嵌入式系统相互通信的最简单方法是通过主从结构。在这里，将单个嵌入式系统指定為(wèi)主服務(wù)器，并负责启动与与其连接的嵌入式系统的通信。主从通信模型在通过通信接口传输消息的方式上具有(yǒu)可(kě)预测的模式。从控制器不允许发送任何数据包，除非主控制器请求它们。

我使用(yòng)主/从配置的最新(xīn)项目之一是用(yòng)于橡胶制造机器的监控系统。在每台机器上都安装了一个传感器监视控制器，以使用(yòng)各种传感器监视其运行周期。主控制器连接到所有(yǒu)传感器控制器，并使用(yòng)非易失性存储器存储收集的数据。

设计主从嵌入式系统的重要注意事项。

看起来很(hěn)简单，如果无法解决以下设计注意事项，则可(kě)能(néng)导致部署后出现问题。

1.微处理(lǐ)器的处理(lǐ)能(néng)力

通常，主控制器和从控制器由具有(yǒu)不同处理(lǐ)能(néng)力的微控制器供電(diàn)。主控制器通常由比从控制器更强大的微控制器供電(diàn)。从控制器通常执行特定任務(wù)，例如监视传感器输入或驱动電(diàn)动机，因此為(wèi)它们配备中等或较低范围的微控制器是有(yǒu)意义的。

正在為(wèi)主控制器编写代码的程序员必须避免因状态更新(xīn)要求而过于频繁地中断从属模式。由于它们的处理(lǐ)能(néng)力有(yǒu)限，因此中断可(kě)能(néng)会使从控制器不堪重负。如果从控制器未设计為(wèi)处理(lǐ)大量请求，则它可(kě)能(néng)会遇到内存或堆栈溢出并崩溃。

2.限制从控制器的数量。

从理(lǐ)论上讲，您可(kě)以将主设备与它们的通信接口标准允许的从控制器连接起来。例如，RS458最多(duō)可(kě)将32个设备连接到单个连接。但是，在实践中，您将要考虑在单个通道上连接大量从属控制器对信息检索速度有(yǒu)什么影响。例如，从属控制器需要10毫秒(miǎo)来响应请求。如果有(yǒu)31个从属控制器，则下一个周期将花(huā)费310毫秒(miǎo)从同一控制器接收更新(xīn)。如果主控制器要求以更快的速度刷新(xīn)更新(xīn)，则需要限制连接到单个通道的从控制器的数量。

3.冗余设计

以主从方式配置的嵌入式系统通常使用(yòng)单根電(diàn)缆连接，该電(diàn)缆从一个控制器循环到另一个控制器。这种多(duō)点布線(xiàn)方法简单且成本低廉，但如果電(diàn)缆断裂，也会使整个系统处于危险之中。例如，在第五个和第六个从属控制器之间断开的電(diàn)缆会减少主机与前五个从属控制器的通信。

在关键应用(yòng)中，系统开发人员和设计人员应考虑将主控制器到环路中最后一个从控制器的冗余连接作為(wèi)备份。如果主控制器检测到電(diàn)缆中可(kě)能(néng)有(yǒu)断線(xiàn)，则可(kě)以激活备用(yòng)连接以恢复通信。