Đề tài sử dụng cảm biến rung thiết kế hệ thống chống trộm cho xe máy và gửi định vị gps qua modul sim

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ I - BÁO CÁO MÔN HỌC ĐỀ TÀI: SỬ DỤNG CẢM BIẾN RUNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM CHO XE MÁY VÀ GỬI ĐỊNH VỊ GPS QUA MODUL SIM Môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Giảng viên: Nguyễn Ngọc Minh Sinh viên thực hiện: Nhóm 07 Trương Đình Thặng: B18DCDT243 Nguyễn Quyết Tiến: B18DCDT211 Phạm Duy Thành: B18DCDT235 Đặng Quốc Đăng: B18DCDT051 Hà Nội 3/2022 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 Mục lục Lời nói đầu I Giới thiệu đề tài Đặt vấn đề .4 Mục tiêu đề tài Nội dung đề tài II Cơ sở lí thuyết Tổng quan nội dung Giới thiệu Kit STM32F103C8T6 a Giới thiệu sơ lược b Cấu hình chi tiết của STM32F103C8T6 c Thông số kĩ thuật Giới thiệu Module SIM800L a Giới thiệu chung .8 b Thông số kĩ thuật c Chức các chân của Module SIM800L Giới thiệu cảm biến rung SW-420 .9 a Giới thiệu chung .9 b Thông số kĩ thuật c Sơ đồ nguyên lý cảm biến rung SW420 10 Modul định vị GPS Neo 6M .10 a Giới thiệu chung .10 b Thông số kĩ thuật 11 c Sơ đồ chân .11 d Sơ đồ mạch nguyên lí 11 e Các câu lệnh được thông dịch 12 Chuẩn giao tiếp I2C 14 Tổng quan về FreeRTOS 15 a Khái niệm FreeRTOS .15 b Các đặc điểm của FreeRTOS 16 c Các vấn đề bản FreeRTOS .17 III Thiết kế hệ thống 20 Nguyên lí hoạt động 20 Sơ đồ khối 20 Mô hình thực tế 21 Page of 27 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 Chương trình chính 22 IV Kết luận và hướng phát triển 25 Kết luận .25 a Ưu điểm của đề tài 25 b Nhược điểm của đề tài 25 Hướng phát triển 25 Lời cảm ơn .26 Tài liệu tham khảo 27 Page of 27 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 Lời nói đầu Đồ án Thiết kế hệ thống nhúng môn học cần thiết cho sinh viên kĩ thuật nói chung sinh viên ngành Điện – Điện tử nói riêng Nó giúp sinh viên rèn luyện lại kĩ chuyên ngành trước bước vào làm đồ án tốt nghiệp tiến tới môi trường làm việc Hiện tình hình trộm cắp xe máy diễn ngày phức tạp, khoá bánh xe hay khố cổ khơng cịn tác dụng Chính nên nhóm em lên ý tưởng thực đề tài chống trộm cảm biến rung Trên sở học môn hệ thống nhúng, kĩ thuật vi xử lý, điện tử tương tự,… nhóm em quyết định thực đề tài: Sử dụng STM32F103C8T6 thực chống trộm cảm biến rung kết hợp sử dụng modul định vị GPS để gửi vị trí toạ độ tin nhắn điện thoại thông qua Modul SIM800L Chúng em xin cảm ơn thầy Nguyễn Ngọc Minh tạo điều kiện để chúng em hồn thành đề tài Trong q trình làm đề tài, hạn chế mặt kiến thức kinh nghiệm nên khó tránh khỏi những thiếu sót, mong thầy góp ý để nhóm em làm tốt đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn!! Page of 27 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 I Giới thiệu đề tài Đặt vấn đề Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, sống người có thay đổi ngày tốt hơn, với trang thiết bị đại phục vụ công cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Đặc biệt góp phần vào phát triển ngành kĩ thuật điện tử góp phần khơng nhỏ nghiệp xây dựng và phát triển đất nước Những thiết bị điện, điện tử phát triển mạnh mẽ ứng dụng rỗng rãi đời sống sản suất Từ thời gian đầu phát triển ngành kỹ thuật điện tử cho thấy ưu việt ngày tính ưu việt ngày khẳng định thêm Những thành tựu biến tưởng chừng khơng thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Để góp phần làm sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế ngành kỹ thuật điện tử, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “Sử dụng STM32F103C8T6 thực chống trộm xe máy cảm biến rung kết hợp sử dụng modul định vị GPS để gửi vị trí toạ độ tin nhắn điện thoại thông qua Modul SIM800L” làm đề tài nghiên cứu Mục tiêu đề tài - Nghiên cứu mơ hình chống trộm định vị xe máy thơng qua sóng điện thoại - Ứng dụng hệ điều hành thời gian thực Free RTOS - Nghiên cứu sở lý thuyết để xây dựng mơ hình dựa kiến thức học lập trình - Ứng dụng công nghệ gần gũi với sống người để xây dựng lên hệ thống điều khiển từ xa Nội dung đề tài - Sử dụng Kit STM32F103C8T6 để thiết kế hệ thống chống trộm cho xe máy - Sử dụng cảm biến rung kết hợp sử dụng modul định vị GPS để gửi vị trí toạ độ tin nhắn điện thoại thông qua Modul SIM800L xe bị di chuyển - Ứng dụng dụng hệ điều hành thời gian thực Free RTOS II Cơ sở lí thuyết Tổng quan nội dung Khi bật thiết bị chống trộm xe máy cảm biến rung xe sẽ nhận tín hiệu xe bị di chuyển và gửi tín hiệu về KIT STM32 sau đó module sim thu thập liệu từ modul GPS Neo 6M ( được xử lý) và gửi tin nhắn điện thoại Giới thiệu Kit STM32F103C8T6 a Giới thiệu sơ lược STM32 dòng chip thông dụng ST với nhiều họ thông dụng F0, F1, F2, F3, F4, STM32F103 thuộc họ F1 với lõi ARM COTEX M3 STM32F103 vi tinh chỉnh điều khiển 32 bit, vận tốc tối đa 72M hz Giá thành rẻ so với loại vi tinh chỉnh điều khiển có tính tương tự Mạch nạp cơng cụ lập trình phong phú dễ sử dụng Một số ứng dụng : dùng cho driver để điều khiển tinh chỉnh ứng dụng, tinh chỉnh điều khiển ứng dụng, thiết bị cầm tay thuốc, máy tính thiết bị ngoại vi Page of 27 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 chơi game, GPS bản, ứng dụng cơng nghiệp, thiết bị lập trình PLC, biến tần, máy in, máy quét, mạng lưới hệ thống cảnh báo nhắc nhở, thiết bị liên lạc nội bộ, Phần mềm lập trình : có nhiều trình biên dịch cho STM32 IAR Embedded Workbench, Keil C, Thư viện lập trình: có nhiều loại thư viện lập trình cho STM32 như: STM32snippets, STM32Cube LL, STM32Cube HAL, Standard Peripheral Libraries, Mbed core Mạch nạp: Có nhiều loại mạch nạp như: ULINK, J-LINK, STLINK, Hiǹ h II.2.1 Hình ảnh thực tế Kit STM32F103C8T6 b      - Cấu hình chi tiết của STM32F103C8T6 ARM 32-bit Cortex M3 với clock max 72Mhz Bộ nhớ: 64 kbytes nhớ Flash(bộ nhớ lập trình) 20kbytes SRAM Clock, reset quản lý nguồn Điện áp hoạt động 2.0V -> 3.6V Power on reset(POR), Power down reset(PDR) programmable voltage detector (PVD) Sử dụng thạch anh từ 4Mhz -> 20Mhz Thạch anh nội dùng dao động RC mode 8Mhz 40khz Sử dụng thạch anh 32.768khz sử dụng cho RTC Trong trường hợp điện áp thấp: Có mode :ngủ, ngừng hoạt động hoạt động chế độ chờ Cấp nguồn chân Vbat pin để hoạt động RTC sử dụng lưu trữ data nguồn cấp ADC 12 bit với kênh cho Khoảng giá trị chuyển đổi từ – 3.6V Lấy mẫu nhiều kênh kênh Có cảm biến nhiệt độ nội Page of 27 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07  DMA: chuyển đổi giúp tăng tốc độ xử lý khơng có can thiệp q sâu CPU - kênh DMA - Hỗ trợ DMA cho ADC, I2C, SPI, UART  timer - timer 16 bit hỗ trợ mode IC/OC/PWM - timer 16 bit hỗ trợ để điều khiển động với mode bảo vệ ngắt input, dead-time - watdog timer dùng để bảo vệ kiểm tra lỗi - sysTick timer 24 bit đếm xuống dùng cho ứng dụng hàm Delay…  Hỗ trợ kênh giao tiếp bao gồm: - I2C(SMBus/PMBus) - USART(ISO 7816 interface, LIN, IrDA capability, modem control) - SPIs (18 Mbit/s) - CAN interface (2.0B Active) - USB 2.0 full-speed interface  Kiểm tra lỗi CRC 96-bit ID c Thông số kĩ thuật Hình II.2.2 Hình ảnh sơ đồ chân kết nối Kit STM32F103C8T6  Vi điều khiển: STM32F103C8T6  Điện áp cấp 5VDC qua cổng Micro USB chuyển đổi thành 3.3VDC qua IC nguồn cấp cho Vi điều khiển  Tích hợp sẵn thạch anh 8Mhz  Tích hợp sẵn thạnh anh 32Khz cho ứng dụng RTC  Ra chân đầy đủ tất GPIO giao tiếp: CAN, I2C, SPI, UART, USB,… Page of 27 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07      a Tích hợp Led trạng thái nguồn, Led PC13, Nút Reset Kích thước: 53.34 x 15.24mm Sử dụng với các mạch nạp: ST-Link Mini J-link USB TO COM Kết nối chân khi nạp bằng ST-Link Mini\ Nạp theo chuẩn SWD TCK — SWCLK TMS — SWDIO GND — GND 3.3V — 3.3V Giới thiệu Module SIM800L Giới thiệu chung Module sim800L dùng điều khiển thiết bị cảnh báo từ xa thông qua mạng di động gọi điện, nhắn tin, GPRS Dễ giao tiếp với họ vi điều khiển Pic, 8051, AVR, Arduino… Module Sim 800l ứng dụng rộng rãi ngồi thực thế, phịng thông minh, nhà thông minh, IOT… Điều khiển module sử dụng tập lệnh AT dễ dàng tiêu thụ điện nhỏ phù hợp cho đồ án dự án cần dùng Pin Acquy Hình II.3.1 Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của Module SIM800L b Thông số kĩ thuật Datasheet Module sim800L Chân 12 Điện áp hoạt động 4.2v Page of 27 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 Dòng hoạt động 100mA – 1A (nên chọn nguồn 1A) Dòng chế độ chờ 10mA Khe cắm Sim MicroSim Kích thước 25mm x 22mm c          a Chức các chân của Module SIM800L VCC: Nguồn vào 4.2V TXD: Chân truyền Uart TX RXD: Chân nhận Uart RX DTR : Chân UART DTR, thường không xài SPKP, SPKN: ngõ âm thanh, nối với loa để phát âm MICP, MICN: ngõ vao âm thanh, phải gắn thêm Micro để thu âm Reset: Chân khởi động lại Sim800L (thường khơng xài) RING : báo có gọi đến GND: Chân Mass, cấp 0V Giới thiệu cảm biến rung SW-420 Giới thiệu chung Cảm biến rung SW-420 thường cảm  biến sử dụng ứng dụng chống trộm, nhận biết rung động, cảm biến có cấu tạo phía dạng lị xo, tích hợp biến trở chỉnh độ nhạy cảm biến, cảm biến có ngõ dạng Digital dễ giao tiếp lập trình với Vi điều khiển Khi khơng có rung trở kháng ~ Khi có rung động nghiêng trở kháng lớn Hình II.4.1 Cảm biến rung SW-420 b Thông số kĩ thuật Page of 27 10 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 - Điện áp hoạt động: 3.3V-5V Tín hiệu ngõ ra: Digital Trạng thái ngõ mặc định: LOW Tích hợp LED báo nguồn LED báo trạng thái cảm biến Kích thướt board 32x14mm Khi khơng có rung động, ngõ (DO) xuất tín hiệu mức thấp đồng thời LED tín hiệu ngõ sáng c Sơ đồ nguyên lý cảm biến rung SW420 Hình II.4.2 Sơ đồ nguyên lí cảm biến rung SW-420 Modul định vị GPS Neo 6M a Giới thiệu chung Mạch định vị GPS GY-NEO 6M V2 module định vị toàn cầu sử dụng hệ thống vệ tinh GPS Mỹ Mạch định vị GPS NEO-6M cho tốc độ xác định vị trí nhanh xác, có nhiều mức lượng hoạt động, phù hợp với ứng dụng chạy pin Module định vị GPS sử dụng board điều khiển kết nối hãng U-BLOX đến từ Thụy Sĩ có nhiều năm kinh nghiệm lĩnh vực sản xuất module định vị toàn cầu Page 10 of 27 13 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 Chunk Sự miêu tả Một Cảnh báo thu điều hướng A = OK, V = cảnh báo 4916,45, N Vĩ độ 49 độ. 16,45 phút North 12311.12, W Kinh độ 123 độ. 11,12 phút West 000.5 Tốc độ mặt đất, Knots 054,7 Khóa học thực tốt, 191194 Ngày sửa chữa 020.3, E Biến thiên từ tính 20,3 độ Đơng * 68 Tổng kiểm tra bắt buộc Ví dụ: $ GPRMC, 225446, A, 4916,45, N, 12311.12, W,000.5,054.7,191194,020.3, E * 68 $GPGSA: GPS DOP vệ tinh hoạt động Cách thức Sự miêu tả M = Thủ công, buộc phải hoạt động 2D 3D A = Tự động, 3D / 2D = Khơng có sửa lỗi = 2D = 3D 3-14 ID SV sử dụng sửa chữa vị trí (rỗng trường không sử dụng) 15 PDOP 16 HDOP 17 VDOP Ví dụ: $GPGSA, A, 3, 19,28,14,18,27,22,31,39,,,,,1.7,1.0,1.3*35 $GPGSV: Dữ liệu vệ tinh chi tiết $GPGSV,3,1,11,03,03,111,00,04,15,270,00,06,01,010,00,13,06,292,00*74 $GPHDT: Heading, True Page 13 of 27 14 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 $ GPRTE: Các tuyến đường $ GPTRF: Dữ liệu sửa chữa chuyển tuyến, thời gian, ngày tháng, vị trí thơng tin liên quan đến Bản sửa lỗi TRANSIT $ GPRMA - Dữ liệu Loran-C cụ thể tối thiểu đề xuất $ GPRMB - Thông tin điều hướng tối thiểu đề xuất$ GPRMC - Dữ liệu GPS / Phương tiện công cộng tối thiểu đề xuất Chuẩn giao tiếp I2C I2C kết hợp tính tốt SPI UART Với I2C, bạn kết nối nhiều slave với master (như SPI) bạn có nhiều master điều khiển nhiều slave Điều thực hữu ích bạn muốn có nhiều vi điều khiển ghi liệu vào thẻ nhớ hiển thị văn hình LCD Giống giao tiếp UART, I2C sử dụng hai dây để truyền liệu thiết bị:  SDA (Serial Data) - đường truyền cho master slave để gửi nhận liệu  SCL (Serial Clock) - đường mang tín hiệu xung nhịp I2C giao thức truyền thông nối tiếp, liệu truyền bit dọc theo đường (đường SDA) Giống SPI, I2C đồng bộ, đầu bit đồng hóa với việc lấy mẫu bit tín hiệu xung nhịp chia sẻ master slave Tín hiệu xung nhịp ln điều khiển master  Cách hoạt động I2C Với I2C, liệu truyền tin nhắn Tin nhắn chia thành khung liệu Mỗi tin nhắn có khung địa chứa địa nhị phân địa slave nhiều khung liệu chứa liệu truyền Thông điệp bao gồm điều kiện khởi động điều kiện dừng, bit đọc / ghi bit ACK / NACK khung liệu: Hình II.6.1 Hoạt động của I2C  Ưu điểm nhược điểm I2C Có nhiều điều I2C khiến nghe phức tạp so với giao thức khác, có số lý đáng khiến bạn muốn khơng muốn sử dụng I2C để kết nối với thiết bị cụ thể: Page 14 of 27 15 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 Ưu điểm: - Chỉ sử dụng hai dây - Hỗ trợ nhiều master nhiều slave - Bit ACK / NACK xác nhận khung chuyển thành công - Phần cứng phức tạp so với UART - Giao thức tiếng sử dụng rộng rãi  Nhược điểm: - Tốc độ truyền liệu chậm SPI - Kích thước khung liệu bị giới hạn bit - Cần phần cứng phức tạp để triển khai so với SPI Tổng quan về FreeRTOS a Khái niệm FreeRTOS Thương mại hoá Chuẩn IEC 61508 Hình II.7.1: Sơ đồ phát triển FreeRTOS FreeRTOS lõi hệ điều hành thời gian thực miễn phí Hệ điều hành Richard Barry cơng bố rộng rãi từ năm 2003, phát triển mạnh đến cộng đồng mạng mã nguồn mở ủng hộ FreeRTOS có tính khả chuyển, mã nguồn mở, lõi down miễn phí dùng cho ứng dụng thương mại Nó phù hợp với hệ nhúng thời gian thực nhỏ Hầu hết code viết ngơn ngữ C nên có tính phù hợp cao với nhiều khác Ưu điểm dung lượng nhỏ chạy mà nhiều hệ không chạy Có thể port cho nhiều kiến trúc vi điều khiển công cụ phát triển khác Mỗi port thức bao gồm ứng dụng ví dụ tiền cấu hình biểu riêng biệt lõi, kiến thức hướng phát triển Những hỗ trợ miễn phí cung cấp cộng đồng mạng Hỗ trợ thương mại với dịch vụ phát triển đầy đủ cung cấp FreeRTOS cấp giấy phép chỉnh sửa GPL (General Public License) sử dụng ứng dụng thương mại với giấy phép Ngoài liên quan đến FreeRTOS có OpenRTOS SafeRTOS OpenRTOS thương mại Page 15 of 27 16 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 FreeRTOS.org khơng liên quan đến GPL SafeRTOS dựa FreeRTOS phân tích, chứng minh tài liệu kiểm tra nghiêm ngặt với chuẩn IEC61508 Và chuẩn IEC61508 SIL3 tạo phát triển độc lập để hoàn thiện tài liệu cho SafeRTOS Miễn phí Có thể sử dụng ứng dụng thương mại? Miễn phí ứng dụng thương mại? Phải đưa mã nguồn code ứng dụng? Phải đưa thay đổi mã nguồn lõi? Phải đưa vào báo cáo sử dụng FreeRTOS.org? Phải cung cấp mã FreeRTOS cho người sử dụng? Có thể nhận hỗ trợ thương mại? FreeRTOS OpenRTOS Có Có Có Khơng Có Có, đường dẫn Có Khơng Khơng Có Có Khơng Khơng Khơng Khơng Có Bảng 1: Các hỗ trợ khác từ FreeRTOS OpenRTOS b Các đặc điểm của FreeRTOS  Các chức được cung cấp FreeRTOS FreeRTOS.org lõi hệ điều hành thời gian thực thiết kế cho hệ thống nhúng nhỏ, với chức sau:  Lõi FreeRTOS hỗ trợ preemptive, cooperative lựa chọn cấu hình lai hai phần  SafeRTOS sản phẩm dẫn xuất, cung cấp mã nguồn riêng mức độ cao  Được thiết kế nhỏ, đơn giản dễ sử dụng  Cấu trúc mã nguồn linh động viết ngôn ngữ C  Hỗ trợ task co-routine  Mạnh hàm theo vết  Có lựa chọn nhận biết tràn ngăn xếp  Không giới hạn số task tạo ra, phụ thuộc vào tài nguyên chip  Không giới hạn số mức ưu tiên sử dụng  Không giới hạn số task mức ưu tiên  Hỗ trợ truyền thông đồng task task ngắt: queues, binary semaphores, counting semaphores and recursive mutexes  Mutexes với ưu tiên kế thừa  Các công cụ phát triển miễn phí, port cho Cortex-M3, ARM7, PIC, MSP430, H8/S, AMD, AVR, x86 8051  Miễn phí mã nguồn phần mềm nhúng  Miễn phí ứng dụng thương mại  Tiền cấu hình cho ứng dụng demo, từ dễ dàng tìm hiểu phát triển c Các vấn đề bản FreeRTOS Page 16 of 27 17 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 Các vấn đề FreeRTOS [1] nằm vấn đề RTOS nói chung:  Đa nhiệm (Mutiltasking)  Bộ lịch trình(Scheduling)  Chuyển đổi ngữ cảnh (Context Switching)  Ứng dụng thời gian thực (Real Time Application)  Lập lịch thời gian thực (Real Time Scheduling)  Đa nhiệm Thuật ngữ kernel dùng để đến thành phần cốt lõi bên hệ điều hành Các hệ điều hành Linux sử dụng nhân kernel cho phép nhiều người dùng truy cập vào máy tính dường liên tục mặt thời gian Nhiều người dùng thi hành chương trình nhìn bề ngoại đồng thời với hệ điều hành Thực ra, chương trình thi hành nhiệm vụ phân chia điều khiển hệ điều hành Nếu hệ điều hành có khả thi hành nhiều tác vụ gọi đa nhiệm (multitasking) Sử dụng hệ điều hành đa nhiệm làm đơn giản trình thiết kế tốn mà gánh nặng chuyển hết cho phần mềm ứng dụng xử lý Đa nhiệm tính liên lạc nội tác vụ hệ điều hành cho phép ứng dụng phức tạp phân chia thành tác vụ nhỏ hơn, đơn giản hơn, dễ quản lý Các phần chia nhỏ giúp dễ dàng có kết q trình kiểm tra phần mềm, sử dụng lại mã chương trình Những tính tốn thời gian phức tạp trình chi tiết tách biệt khỏi chương trình ứng dụng chuyển nhiệm vụ cho hệ điều hành đảm trách Thường vi xử lý thực tác vụ thời điểm với chuyển đổi cách nhanh tác vụ hệ điều hành đa nhiệm làm cho chúng dường chạy đồng thời với Điều mô tả sơ đồ với tác vụ giản đồ thời gian chúng Hình II.7.2 Đa nhiệm FreeRTOS  Lập lịch Page 17 of 27 18 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thớng nhúng Nhóm 07 Bộ lịch trình phần nhân hệ điều hành chịu trách nhiệm định nhiệm vụ thi hành thời điểm Nhân kernel cho dừng tác vụ phục hồi lại tác vụ sau nhiều lần suốt q trình sống tác vụ Scheduling policy - chế lập lịch trình thuật tốn sử dụng lịch trình để định tác vụ thi hành thời điểm dịnh Cơ chế hệ thống nhiều người dùng (không phải thời gian thực) gần cho phép nhiệm vụ chiếm lĩnh hoàn toàn thời gian vi xử lý Còn chế hệ thời gian thực hay hệ nhúng mô tả sau đây: Các task 1, 2, có mức ưu tiên giảm dần tác vụ ưu tiên cao yêu cầu task ưu tiên thấp phải nhường     Tại (1), nhiệm vụ thứ thi hành Tại (2), nhân kernel dừng tác vụ Tại (3), phục hồi lại tác vụ Tại (4), tác vụ thi hành, cấm ngoại vi vi xử lý cho phép thân tác vụ truy cập vào  Tại (5), nhân kernel dừng tác vụ  Tại (6) phục hồi lại tác vụ  Tác vụ cố thử truy cập vào ngoại vi vi xử lý thấy bị cấm, khơng thể tiếp tục tự dừng vị trí (7)  Tại (8), nhân kernel phục hồi lại task  Tại (9), thời điểm tác vụ thi hành kết thúc với ngoại vi vi xử lý cho phép tác vụ khác truy cập  Thời điểm tiếp tác vụ thi hành thấy truy cập vào ngoại vi nên tiếp tục thực thi cho bị dừng nhân kernel  Chuyển đổi ngữ cảnh Khi tác vụ thi hành, sử dụng ghi truy cập vào ROM, RAM tác vụ khác Những tài nguyên bao gồm : ghi, RAM, ROM, stack, gọi ngữ cảnh thực thi nhiệm vụ tác vụ Một tác vụ đoạn mã liên tục, khơng biết không báo trước bị dừng phục hồi kernel Phân tích trường hợp mà tác vụ bị dừng cách tức thực lệnh cộng hai ghi vi xử lý  Khi tác vụ bị dừng, tác vụ khác thi hành thay đổi giá trị ghi vi xử lý Dựa phục hồi tác vụ không nhận biết Page 18 of 27 19 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 ghi vi xử lý bị thay đổi - sử dụng giá trị bị thay đổi dẫn đến kết sai  Để ngăn chặn kiểu lỗi này, yếu tố cần thiết phục hồi tác vụ phải có ngữ cảnh đồng Nhân hệ điều hành chịu trách nhiệm xác định chắn trường hợp cần chuyển ngữ cảnh thực nhiệm vụ tác vụ bị dừng Khi tác vụ phục hồi, ngữ cảnh lưu lại trao trả cho tác vụ thực tiếp  Các ứng dụng thời gian thực Hệ điều hành thời gian thực thực đa nhiệm ới ngun lý đối tượng khác so với đối tượng hệ thời gian thực Sự khác biệt phản ánh chế lập lịch trình Hệ thời gian thực/ hệ nhúng thiết kế cho đáp ứng mặt thời gian thực kiện xảy giới thật Các kiện xảy giới thực có thời điểm kết thúc trước hệ nhúng/hệ thời gian thực phải đáp ứng chế lập lịch hệ RTOS phải xác định thời điểm kết thúc mà phải gặp Để thực mục tiêu trên, kỹ sư lập trình phải gán quyền ưu tiên cho tác vụ Sau chế lập lịch hệ RTOS đơn giản xác định tác vụ có quyền ưu tiên cao phép thi hành thời điểm xử lý Điều dẫn đến cần chia sẻ thời gian xử lý cách cơng tác vụ có ưu tiên sẵn sàng thực thi Tác vụ điều khiển có quyền ưu tiên cao vì:  Thời hạn cho tác vụ điều khiển có yêu cầu nghiêm ngặt tác vụ xử lý bàn phím  Hậu việc thời hạn kết thúc (dead line) tác vụ điều khiển lớn tác vụ xử lý phím  Bợ lập lịch thời gian thực Sơ đồ trình bày tác vụ định nghĩa phần trước lịch trình hệ thời gian thực Hệ RTOS trước tiên tự tạo cho tác vụ gọi Idle Task, tác vụ thực thi khơng có tác vụ có khả thực thi Tác vụ Idle hệ RTOS trạng thái sẵn sàng hoạt động Hình II.7.3: Sơ đồ phân chia kiện theo thời gian Với giản đồ trên, ta thấy tác vụ điều khiển yêu cầu hoạt động tác vụ bàn phím buộc phải nhường lập trình ta ln để tác vụ điều khiển có mức ưu tiên cao hơn, lập lịch thời gian thực cho phép tác vụ có ưu tiên cao chiếm quyền chạy trước Trong lập lịch ln có tác vụ Idle nhằm quản lý phân phối tài ngun ln mức ưu tiên thấp nhất, chạy khơng có tác vụ Page 19 of 27 20 Báo cáo môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Nhóm 07 III Thiết kế hệ thống Nguyên lí hoạt động Khi gửi tin nhắn bật hệ thống đến Modul SIM cảm biến rung SW- 420 ở chế độ hoạt động Khi có rung hoặc nghiêng trở kháng lớn cảm biến rung lập tức Modul SIM sẽ gửi tin nhắn toạ độ về số điện thoại đã đăng kí Khi gửi tin nhắn tắt hệ thống, cảm biến rung và Modul SIM sẽ không hoạt động, mạch chỉ hiển thị toạ độ lên LCD Hình III.1.1 Sơ đồ nguyên lí hệ thống Sơ đồ khối Page 20 of 27