Chương 4 Xác định phạm vi và tiêu chí bài toán ứng dụng
4.1 Các hệ thống giám sát hiện có trên thị trường
Hiện nay trên thị trường cũng có các công ty phát triển các hệ thống giám sát các trạm tổng đài vệ tinh, tuy nhiên họ sử dụng các PLC của các hãng nước ngoài như của S7200 của Simens. Các PLC này có ưu điểm là dễ sử dụng, dễ lập trình, dễ dàng thay đổi kịch bản điều khiển (tuy nhiên không phát huy hiệu quả trong trường hợp áp dụng cho các hệ thống giám sát trạm vệ tinh) vì sử dụng các giao diện đồ họa trực quan. Nhược điểm của các hệ thống này đó là:
- Giá thành phần cứng PLC đắt
- Giá thành phần mềm để lập trình đắt
- Nguồn cấp cho các thiết bị không đồng nhất - Mới hỗ trợ RS232 hoặc RS485
Phạm vi bài toán ứng dụng
Phần cứng được thiết kế với chíp Atmega128 của hãng Atmel. Loại chip này là chíp 8bit, 128Kbytes bộ nhớ flash (In-System Self-programmable Flash program memory), 4K bytes EEPROM, 4K bytes RAM trong, có thể có tới 64K bytes bộ nhớ ngoài, có giao diện SPI để lập trình. Loại chíp này có giá thành tương đối rẻ, dễ mua, dễ đặt hàng, tiêu thụ ít điện năng… Với thiết kế sử dụng chip Atmega128 này thì hệ điều hành phải có kích thước nhỏ, chiếm ít bộ nhớ vì còn phải chia sẻ với các ứng dụng. Ngoài ra hệ điều hành đó phải được viết cho chip của hãng Atmel hoặc tương tự, để giảm thiểu quá trình sửa đổi hệ điều hành. Sau khi tìm hiểu các hệ điều hành có sẵn mà đáp ứng được với các yêu cầu trên đã đề ra, thì hệ điều hành Free RTOS là phù hợp.
4.1.1 Đặc điểm của FreeRT OS
• Lựa chọn chính sách lập lịch của RTOS
• Có đoạt quyền ưu tiên: Luôn luôn chạy các tác vụ có quyền ưu tiên cao nhất
• Phối hợp: context switches chỉ xảy ra nếu môt bask block hoặc nó gọi taskYIELD()
• Hỗ trợ message queue
• Hỗ trợ semaphores
• Có khả năng trace
• Mã nguồn được hỗ trợ bởi nhiều công cụ phát triển
• Mã nguồn được viết bằng ngôn ngữ lập trình C, và một vài hàm bằng assembler
• Nhân RTOS sử dụng nhiều danh sách các quyền ưu tiên. Điều này cho phép thiết kế mềm dẻo ứng dụng một cách tối đa. Nhiều tác vụ có thể sử dùng chung một quyền ưu tiên
• Đơn giản, linh hoạt, ngắn gọn Một số hàm API của Free RTOS Task Creation:
• xTaskCreate – Tạo một tác vụ mới và thêm vào trong danh sách các tác vụ ở trạng thái ready
• xTaskDelete – Xóa một tác vụ trong danh sách. Tác vụ bị xóa sẽ bị loại bỏ khỏi các danh sách ready, blocked, suspended và event
Task Control
• vTaskDelay – Làm trễ một tác vụ
• vTaskDelyaUntil – Trễ một tác vụ cho đến một thời điểm xác định nào đó
• vTaskPriorityGet – Lấy quyền ưu tiên của tác vụ
• vTaskPrioritySet – Thiết lập quyền ưu tiên của tác vụ
• vTaskSuspend – Làm ngưng hoạt động của tác vụ
• vTaskResume – Khôi phục lại hoạt động của tác vụ Kernel Control
• vTaskStartScheduler – Khởi động quá trình lập lịch. Sau khi gọi hàm này, thì nhân điều khiển tất cả các tác vụ
• vTaskEndCheduler – Kết thúc quá trình lập lịch. Tất cả các tác vụ được tạo ra sẽ tự động bị xóa
• vTaskSuspendAll – Ngưng tất cả các hoạt động trong khi vẫn cho phép các ngắt được hoạt động
• xTaskResumeAll – Khôi phục lại các hoạt động
• vTaskStartScheduler – Điều khiển các tác vụ
• vTaskSuspendAll – Ngưng tất cả các hoạt động thời gian thực nhưng vẫn cho phép ngắt xảy ra
• xTaskResumeAll – Khôi phục lại hoạt động thời gian thực Task Utilities
• xTaskGetTickCount – Đếm số tick bắt đầu từ thời điểm gọi xTaskStartScheduler
• xTaskGetNumberOfTasks – Lấy số tác vụ mà nhân đang quản lý
• vTaskList – Liệt kê tất cả các tác vụ đang hoạt động 4.1.1.1 Semaphores
• vSemaphoreCreateBinary
• xSemaphoreTake
• xSemaphoreGive
• xSemaphoreGiveFromISR
4.1.2 Xây dựng hệ thống giám sát cảnh báo
Xây dựng một hệ thống giám sát, cảnh báo, điều khiển tự động, từ xa đặt tại các trạm tổng đài vệ tinh. Hệ thống này được gọi chung là PLC.