Laboratório 4 Avaliação 2

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Benedicta Franca
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1 1 Laboratório 4 Avaliação 2 César Yutaka Ofuchi ofuchi@utfpr.edu.br

Modbus RTU (simplificado) Supervisório ScadaBR Serial USB SE

2 2 Objetivo 1 Desenvolver a comunicação entre o datalogger 3.0 e um software Supervisório ScadaBR utilizando o protocolo Modbus RTU (simplificado) Supervisório ScadaBR Serial USB SE Sistema Embarcado - Sensores - Chaves - LEDS (bônus) RS-485 SE 0 SE 1 SE n

3 3 Especificações modificadas do datalogger 1. Não será configurável por botões do sistema embarcado (apenas pause/continue) 2. Não será necessário a verificação da placa em posição vertical (retirar thread) 3. Não será necessário buffers circulares (já havia sido retirado anteriormente), somente FIFOS caso necessário para salvar dados no cartão. 4. Taxa de aquisição dos sensores reduzida pra 1 Hz.

4 Especificações adicionais do Sistema 1. Comunicação via UART-USB com PC utilizando protocolo modbus (Nova Thread). 2. Comunicação com software modbuspoll para testes iniciais 3. Comunicação com supervisório ScadaBR com os seguintes requisitos na interface gráfica: - Gráfico de Leitura de AcelX, AcelY, AcelZ, - Gráfico de leitura de Luminosidade - Botões para acionar 4 leds - Leitura de estado do joystick (Up, Down, Center, Left, Right) e do período de aquisição dos sensores - Interface para mudar o período de aquisição dos sensores. 4

5 5 Bônus até 7/8 12 Comunicação RS485 ao invés de serial-usb

6 Objetivo 2 - Estudo do Escalonamento 1. Levantar os tempos computacionais C, periodicidades das tarefas (quando periódicas) e prioridades. (Basta usar os ticks da placa) 2. Desenhar Gantt teórico desse sistema a partir desses dados (simplificar preempções por Round Robin) 3. Comparação com Gantt Real da placa Para obter o Gantt real existem 2 formas: Utilizar o Gantt salvo no cartão SD (sabendo que existe a influência do processo de salvar dados no cartão SD). Salvar tempos de entrada e saída dos processos em vetores, parar o processo em breakpoint após tempo suficiente e desenhar manualmente o Gantt. 6

7 Dicas Ticks da placa devem ser obtidos com o oskernelticks e pela divisão por: 72: tempo em microssegundo 72000: tempo em milissegundos (Devido ao clock de 72Mhz) Ligação RS485 é simples, tx+ e tx- da placa com + e do conversor. É preciso indicar ao CI RS485 da placa se ele está em modo transmissão ou recepção. Basta descobrir e setar o I/O, correto + jumpers. 7

8 8 Dicas A recepção e transmissão dos dados seriais não pode ser preemptada no meio pois corrompe os dados do modbus (tempo entre mensagens). Para processar eventos esporádicos no RTOS pode-se utilizar servidores de polling que procuram por tais eventos periodicamente em uma thread de menor prioridade que a thread de tempo real mas com maior prioridade que as outras. Polling Encontrou evento Limite Máximo de Procura devido a risco de preempção C ser Processo crítico periódico C ser Recepção/Transmisão t C ser Outros processos menos prioritários C ser =tempo de computação da comunicação serial

9 Divisão de notas Laboratório/Prova Nota do laboratório Funcionalidade 80% Robustez e facilidade da interface scadabr 10% Organização e Documentação 10% Bônus 10% - Comunicação RS485 Avaliação 2 (Apresentação+Lab) Apresentação Power Point 10 minutos (25%) Apresentação do problema e soluções propostas Diagrama de Estados e Transições proposto Estudo do escalonamento Desempenho no Questionamento Nota do laboratório (75%) 9

10 Cronograma Restante 07/12/2017 (S11) e 08/12/2017 (S12) Avaliação teórica Apresentação do projeto Substitutiva da avaliação 1 ou da avaliação 2 (14/15 dezembro) Prova 1 Apresentação do projeto com RS485 obrigatório 10

11 Processamento de protocolos seriais Definir estrutura do protocolo (Mestre-escravo) Maquina de estados de recepção Enlace Aplicação Execução do comando Resposta (Escravo-Mestre) 11

12 Estrutura Protocolo Comunicação Verificação de mensagens Requisição (mestre->escravo) Resposta (escravo->mestre) Mensagem mestre->escravo Endereço Escravo Variavel1 Variavel2 CRC Mensagem escravo->mestre Endereço Mestre Variavel1 Variavel2 Se variavel2==comando1 Manda variavela Manda variávelb Se variável2==comando2 Manda variavel3 CRC 12

13 Estrutura Protocolo Comunicação Montagem das estruturas para o protocolo Estruturas para comandos mestre-escravo Tipos de comandos definidos por Enumerações ou Defines Mensagem mestre->escravo Endereço Escravo Variavel1 Tipo de Comando CRC typedef struct _Master_Req{ TIPO endereço; TIPO variavel1; TIPO TipoComando; TIPO CRC; }Master_Req; Typedef enum _ETIPOCMD{ COMANDO1, COMANDO2 }ETIPOCMD; ou #define COMANDO1 0x1 #define COMANDO2 0x2 13

14 14 Estrutura Protocolo Comunicação Montagem das estruturas para o protocolo Estruturas para comandos escravo-mestre Unions para contemplar variações na resposta do protocolo Mensagem escravo->mestre Endereço Mestre Variavel1 Se tipocomando==comando1 Manda variavela Manda variávelb Se tipocomando ==COMANDO2 Manda variavel3 CRC Typedef struct _Esc_Resp{ TIPO endereço; TIPO variavel1; union{ struct _resp1{ TIPO variavela; TIPO variavelb; }resp1; struct _resp2{ TIPO variavelc; }resp2; }tipo; //fim da union TIPO CRC; }Esc_Resp; Exemplo de montagem de resposta com union: Esc_Resp.endereço=1; Esc_Resp.tipo.resp1.variavelA=10; Esc_Resp.tipo.resp1.variavelB= A ;

15 Estrutura da Recepção de dados (Enlace) Maquina de recepção da mensagem (enlace) Recebe bytes no buffer Verifica fim de mensagem(tamanho, caracter de fim, tempo,etc) Verifica CRC, manda para processamento (aplicação) ou retorna erro uint8_t g_bytemsgbuffer[50];//vetor de dados uint8_t g_imsgindex=0; //iterador Master_Req * pmsg = (Master_Req*)&g_byteMsgBuffer; EState state=waiting_start_msg;... Dentro do loop.. switch(state){//maquina de recepção ENLACE case WAITING_START_MSG://caso exista um start bit específico //se chegar dados seriais muda de estado state=waiting_end_msg; case WAITING_END_MSG://espera termino da mensagem... Lógica para verificar o fim da mensagem (tamanho, tempo, caracter) se fim-> calcula CRC -> se OK -> manda p/ processamento se NOK -> retorna ERRO ou não faz nada state=waiting_start_msg;//aguarda nova msg } }//switch g_imsgindex=0; //zera index para nova msg senão //recebe dados seriais g_bytemsgbuffer[g_imsgindex++] = //preenche o buffer 15

16 Estrutura da Recepção de dados (Aplicação) Máquina de processamento da mensagem (aplicação) Utiliza ponteiro (pointer casting) para acessar mensagem ao invés de usar buffer diretamente (mais organização no código) Utiliza estrutura de enumerações de tipos de comando Executa comando e responde o mestre uint8_t g_bytemsgbuffer[10];//buffer de dados recebidos uint8_t g_imsgindex=0; //iterador Master_Req * pmsg = (Master_Req*)&g_byteMsgBuffer; Estado state=waiting_start_msg Typedef enum _ETIPOCMD{ COMANDO1, COMANDO2 }ETIPOCMD; ProcessaMensagemRecebida(){ //maquina da camada de aplicação switch(pmsg->tipocomando){ //pointer casting transforma buffer em estrutura case COMANDO1://montar resposta para comando tipo 1 resposta1(); case COMANDO2://montar resposta para comando tipo 2 if(pmsg->variavel1==1){ //Execução do comando! //acende led1.. } } }//switch 16

17 Resposta com Estrutura de mensagem 1. Preencher uma mensagem de resposta (variável global) 2. Calcular o tamanho da mensagem/calcular CRC 3. Preparar um ponteiro para resposta para iterar o envio pela serial 4. Enviar os dados byte a byte pela serial Esc_Resp msg; //estrutura da resposta (global) Void resposta1(){ } msg.endereco=//endereço do mestre; msg.variaval1=1; msg.tipo.resp1.variavela=10; msg.tipo.resp1.variavelb= A ; int msg_length=4; //4 bytes de resposta msg.crc=calcula_crc(msg,msg_length); //calcula CRC msg_length++; pwriter=*(&)msg; //ponteiro recebe o endereço da mensagem for(int i=0;i<msg_length;i++){//iterar resposta } SerialSend(pWriter[i]) 17

18 Resposta com buffer 1. Ideal para resposta de tamanho variável (ex. listas) 2. Definir um buffer de resposta e um iterador para calcular tamanho da msg 3. Calcular o tamanho da mensagem/calcular CRC 4. Enviar os dados byte a byte pela serial uint8_t bufferrsp[10]; //buffer de resposta (global) uint8_t iterbuffer=0; void resposta1(){... buffersp[iterbuffer++]=//endereço mestre buffersp[iterbuffer++]=variavel1; buffersp[iterbuffer++]=variavela; buffersp[iterbuffer++]=variavelb; buffersp[iterbuffer++]=calcularcrc(bufferrsp,iterbuffer) } for(int i=0;i< iterbuffer;i++){//iterar resposta } SerialSend(buffeRsp[i]) 18

19 Prática Fazer download dos arquivos example_modbus.c e modbus_protocol.h Desenvolvimento do protocolo modbus Definir estruturas para a comunicação modbus mestreescravo/escravo-mestre Definir enumerações para os comandos relevantes Desenvolver máquina de estados para recepção (enlace, aplicação) Seguir instruções detalhadas do documento Lab4_ProtocoloComunicao.pdf no site->laboratório Final. Ler Guia de uso do modbuspoll para correto uso do software 19

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