Tài liệu Hệ thống thông tin công nghiệp Chương 4 docx

© 2004, HOÀNG MINH SƠN Chương 1 Hệ thống thông tin công nghiệp 1/20/2006 4.3 Kiểm soát truy nhập bus 2 © 2004, HOÀNG MINH SƠN 4.3 Kiểm soát truy nhập bus © 2005 - HMS 4.3 Kiểm soát truy nhập bus 1. Vấn ₫ề kiểm soát truy nhập bus 2. Phương pháp Master/Slave 3. Phương pháp Token Passing 4. Phương pháp TDMA 5. Phương pháp CSMA/CD 6. Phương pháp CSMA/CA 3 © 2004, HOÀNG MINH SƠN 4.3 Kiểm soát truy nhập bus © 2005 - HMS 1. Vấn ₫ề kiểm soát truy nhập bus  Kiểm soát truy nhập bus (Bus access control, Medium Access Control): Phân chia thời gian truy nhập ₫ường truyền (gửi tín hiệu ₫i)  Phương pháp kiểm soát truy nhập bus ảnh hưởng tới: — ₫ộ tin cậy — tính năng thời gian thực — hiệu suất sử dụng ₫ường truyền  Phương pháp kiểm soát truy nhập bus liên quan chặt chẽ tới, nhưng không ₫ồng nghĩa với cơ chế giao tiếp.  So sánh ví dụ: Làm thế nào ₫ể trong một cuộc họp ₫ể khi một người nói thì những người khác không chen vào? 4 â 2004, HONG MINH SN 4.3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS Phõn loi phng phỏp Truy nh ậ p tiền định Ki ể m soát t ậ p trung Master /Sl ave TDMA Phơng pháp truy nhập bus Truy nh ậ p ngẫu nhiên Ki ể m soát phân tán Token Passin g Nh ậ n biết xung đột CSMA/CD CSMA/CA Tránh xung độ t 5 © 2004, HOÀNG MINH SƠN 4.3 Kiểm soát truy nhập bus © 2005 - HMS 2. Phương pháp chủ/tớ (Master/Slave)  Vai trò của trạm chủ: —Kiểm soát hoàn toàn giao tiếp trong hệ thống, hoặc —Chỉ ₫óng vai trò phân chia quyền truy nhập bus Master Slave Slave Slave Slave 6 © 2004, HOÀNG MINH SƠN 4.3 Kiểm soát truy nhập bus © 2005 - HMS Ưu ₫iểm và nhược ₫iểm  Ưu ₫iểm: —Tiền ₫ịnh — Đơn giản, ₫ỡ tốn kém — Trí tuệ tập trung tại một trạm chủ  Nhược ₫iểm — Độ tin cậy phụ thuộc vào một trạm duy nhất —Hiệu suất trao ₫ổi dữ liệu giữa hai trạm tớ thấp  Ứng dụng chủ yếu —phổ biến trong các hệ thống bus cấp thấp (bus trường hay bus thiết bị) — trao ₫ổi thông tin hầu như chỉ diễn ra giữa trạm chủ là thiết bị ₫iều khiển và các trạm tớ là thiết bị trường hoặc các module vào/ra phân tán. 7 © 2004, HOÀNG MINH SƠN 4.3 Kiểm soát truy nhập bus © 2005 - HMS Biểu ₫ồ trình tự giao tiếp Master Slave 1 Slave 2 1: receive_request 2: send_request 3: send_data 4: send_completed 5: receive_completed 8 © 2004, HOÀNG MINH SƠN 4.3 Kiểm soát truy nhập bus © 2005 - HMS 3. Token Passing Tr ¹ m 1 Tr ¹ m 4 Tr ¹ m 5 Tr ¹ m 6 Tr ¹ m 2 Tr ¹ m 3 Token Ring Token Tr ¹ m 3 Tr ¹ m 4 Tr ¹ m 5 Tr ¹ m 6 Tr ¹ m 1 Tr ¹ m 2 Token Token Bu s 9 © 2004, HOÀNG MINH SƠN 4.3 Kiểm soát truy nhập bus © 2005 - HMS Token?  Một bức ₫iện rất ngắn, có cấu trúc ₫ặc biệt  Ví dụ: Destination Address Start Delimiter Source Address End Delimiter 10 © 2004, HOÀNG MINH SƠN 4.3 Kiểm soát truy nhập bus © 2005 - HMS Vấn ₫ề kiểm soát Token  Giám sát token: Nếu do một lỗi nào ₫ómàtoken bị mất hoặc gia bội, cần phải thông báo xóa các token cũ và tạo một token mới.  Khởi tạo token: Sau khi khởi ₫ộng một trạm ₫ược chỉ ₫ịnh có trách nhiệm tạo một token mới.  Tách trạm ra khỏi mạch vòng logic: Một trạm có sự cố phải ₫ược phát hiện và tách ra khỏi trình tự ₫ược nhận token.  Bổ sung trạm mới: Một trạm mới ₫ược kết nối mạng, một trạm cũ ₫ược thay thế hoặc ₫ưa trở lại sử dụng phải ₫ược bổ sung vào mạch vòng logic ₫ể có quyền nhận token. [...]... 0 ti 2i-1 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 19 6 CSMA/CA â 20 04, HONG MINH SN CSMA/CA: Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance Mt phng phỏp ci tin t CSMA/CD, b sung mc u tiờn ci thin tớnh thi gian thc Ni ting cựng mng CAN (Controller Area Network) 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 20 Nguyờn tc lm vic Mức tín hiệu lấn át > phát tiếp T1 0 1 0* 0 1 R1 0 1 0 0 1 â 20 04, HONG MINH... (2) Master/slave giữa một trạm tích cực v một số trạm không tích cực 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 12 4 TDMA TDMA (Time-Division Multiple Access): Phõn chia thi gian c nh Khe thi gian (time slot) 1 2 N Theo yêu cầu â 20 04, HONG MINH SN Chu kỳ bus (chu kỳ TDMA) 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 13 u im v nhc im u im Tin nh, phự hp vi trao i d liu tun hon Cú th ỏp ng yờu cu rt ngt nghốo... ng b húa thi gian phc tp â 20 04, HONG MINH SN ng dng: Thng l kt hp vi Master/Slave (vớ d Profibus-DP V2.0, Interbus) hoc Token Passing (Foundation Fieldbus H1) Ch yu cp trng 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 14 5 CSMA/CD Mt phng phỏp truy nhp bus ngu nhiờn, ni ting cựng mng Ethernet (IEEE 802.3) CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) â 20 04, HONG MINH SN Carrier Sense:...u im v nhc im u im: Tin nh tin cy cao hn nh vai trũ bỡnh ng Phự hp cho nhiu c ch giao tip khỏc nhau Nhc im: Phc tp ng dng â 20 04, HONG MINH SN Ch yu cp phớa trờn (bus iu khin, bus h thng) 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 11 Kt hp vi Master/Slave (Multimaster) (1) Master Master Master Master Master â 20 04, HONG MINH SN (2) Slave Slave Slave Slave (1) Token... im: Rt linh hot, khụng cn t cu hỡnh mng trc c s dng rng rói Nhc im: Thiu tớnh tin nh Thut toỏn phc tp â 20 04, HONG MINH SN ng dng: Ch yu mng cp cao (Ethernet) Gn õy c s dng cp thp: S dng cụng ngh chuyn mch (switch) nhm gim xung t tớn hiu 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 18 Thut toỏn tớnh thi gian ch â 20 04, HONG MINH SN Thut toỏn BEB (Binary Exponential Backoff): Chn khe thi gian (Te)... truyn Multiple Access: a truy nhp (ng nhiờn!) Collision Detection: Nhn bit xung t 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 15 Nguyờn tc lm vic A 4 C B C A B C carrier sense multiple access collision â 20 04, HONG MINH SN 3 B A 2 C A 1 B detection A phát hiện xung đột, hủy bỏ bức đIện Chờ một thời gian ngẫu nhiên v lặp lại 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus C phát hiện xung đột, hủy bỏ bức đIện Chờ một thời gian... bỡnh CAN) => l b sung a ch trm gi hoc nhn ngay u bc in SD DA SA 00000010 => u tiờn hn 00000011 â 20 04, HONG MINH SN Theo kiu bc in: b sung mc u tiờn ngay u bc in SD ID Phng phỏp kt hp SD ID 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus DA SA â 2005 - HMS 23... in SD ID Phng phỏp kt hp SD ID 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus DA SA â 2005 - HMS 23 u im v nhc im u im Linh hot Tớnh thi gian thc tt hn CSMA/CD Nhc im â 20 04, HONG MINH SN Tc truyn thp Khong cỏch truyn ngn 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 24 ... Mt trm ch cú th dng gi mt bc in khi nú cha gi xong! iu kin: â 20 04, HONG MINH SN (Chiu di bc in n / Tc truyn v) > 2TS n/v > 2l/(0,66*300.000.000), vi l l chiu di dõy dn v h s k = 0,67 lv < 100.000.000n Vớ d: Fast Ethernet (100Mbit/s) l = 100m => mt bc in khụng th ngn hn 100 bit H qu xột v hiu sut s dng ng truyn v kh nng ng dng? 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 17 u im v nhc im u im: Rt... 0 1 Phát hiện lỗi > ngừng phát 0 4. 3 Kim soỏt truy nhp bus â 2005 - HMS 21 iu kin rng buc Ngt nghốo hn so vi CSMA/CD Mt trm phi cú kh nng phỏt hin ra xung t trc khi nú ra quyt nh cú gi bit tip theo hay khụng => thi gian bit TB phi ln hn nhiu hai ln thi gian lan truyn tớn hiu TS 1/v > 2TS, vi v l tc truyn 1/v >> 2l/(0,67*300.000.000) lv . © 20 04, HOÀNG MINH SƠN Chương 1 Hệ thống thông tin công nghiệp 1/20/2006 4. 3 Kiểm soát truy nhập bus 2 © 20 04, HOÀNG MINH SƠN 4. 3 Kiểm soát truy. giao tiếp trong hệ thống, hoặc —Chỉ ₫óng vai trò phân chia quyền truy nhập bus Master Slave Slave Slave Slave 6 © 20 04, HOÀNG MINH SƠN 4. 3 Kiểm soát truy