Сеть на основе нейрочипа

каждые 100мкС. Если доходя до условия превышения порога в 50 импульсов, что

соответствует скорости ветра в 50м/с, эти данные выделяются и после

дополнения к ним времени передаются в линию передачи RS232C.

2. Структура модулей.

1-ый модуль состоит из процедуры стандартных команд в ходящих в пакет

поставки нейрочипа фирмы Motorola.

2-ой модуль состоит из процедуры pragma enable_io_pull-ups которая

является счетчиком по входу 5 через каждые 100мкС данные выводятся в линию

связи.

3-ый модуль состоит из следующих процедур :

а) pragma scheduler_reset // процедура сброса

б) pragma enable_io_pull-ups // процедура подчета импульсов (описана выше)

в) pragma num_addr_table_entries 1 //процедура добавления временных данных

к уже имеющимся

г) pragma one_domain // главная процедура ( объединение всех остальных)

д) pragma app_buf_out_priority_count 0 // процедура обнуления буфера

е) pragma net_buf_out_priority_count 0 // процедура обнуления счетчика

.

3. Описание интерфейса

1. Человеко–машинный интерфейс

Человеко-машинный интерфейс можно считать «историей, не имеющей конца». Это

– модель, которая будет совершенствоваться вместе с ростом знаний человека

о своем собственном поведении, восприимчивости и ответных реакциях.

Fieldbus –система- это система датчиков и исполнительных механизмов. Для

того чтобы люди, обслуживающие устройства, машины и т.д., могли быстрее,

лучше, эффективнее работать с ними, придется «прощупать многие каналы». В

будущем интерфейсе человек-машина основные задачи возьмут на себя, наряду с

клавиатурой и возможными камерами, микрофоны, датчики вкуса, запаха и

температуры, молниеносно реагирующие на любые действия человека.

2. Обработка ошибок

Обработка ошибок происходит посредствам внутренней защиты NC.

Перепады напряжения определяются блоком MC33164, который приостанавливает

работу NC. Запуск происходит через интервал установленный

Выводы

Таким образом мы имеем готовые программы на языке NEURON C. В следующей

главе будут описаны результаты тестирования и работы программы.

3. Результативная часть

3.1. Тестирование программы.

3.1.1. Выбор методики тестирования.

Выбор методики тестирования сложная задача, которая ставится перед

программистом и может повлиять на дальнейшее развитие программного

продукта, его усовершенствование. Цель тестирования выявить ошибки

программы еще на начальном этапе, до его распространения. Для этого были

разработаны специальные методы тестирования : восходящее и нисходящее

тестирование, V –тестирование, тестирование по принципу черного и белого

ящика.

Каждый из данных методов имеет свою специфику и направлен на

устранение определенных видов ошибок, но каждый метод отличается по

принципу своей реализации. Так, например, V-тестирование проводится с

редактированием программы, так как в данном тестировании блокируются

определенные блоки программы , а остальные тестируются. В методе

тестирования по принципу черного или белого ящика программа не претерпевает

ни каких изменений, но возможно, что это тестирование может привести к

зависанию компьютера или другим сбоям в системе, т.к. принцип действия

этого метода заключается в максимальной загрузке программы, заполнения всех

полей, ввод неверных данных не зная, что и куда попадет , как бы в темноте

( черный ящик) или открыто (белый ящик). Восходящее и нисходящее

тестирование очень похоже на V-тестирование, только в отличии от него

выбирается конкретное направление тестирования, от большого ( основного

блока к меньшим ( процедуры, функции) или наоборот, от меньших к большим .

При этом одни блоки заменяются заглушками, а другие тестируются. В нашем

случае провести какой-то из данных методов возможно только по отношению к

программе, для тестирования же устройства необходимо тестировать его

производительность или имитировать данное устройство.

3.1.2. Описание методики тестирования.

Для проведения анализа производительности систем, еще не реализованных

в виде конкретных устройств, решающее значение имеет метод имитации. Под

имитацией понимается создание модели, воспроизводящей работу Fieldbus-

системы, анализ которой производятся с учетом реальных событий, но в отрыве

от реального масштаба времени. Имитация имеет ряд преимуществ: гибкое

изменение параметров, влияющих на работу системы, возможность проиграть

наихудший вариант и т.д.

Произведя примерную имитацию выполнения данным устройством своих

функций были сделаны следующие выводы:

1) Программы выполняет заданный минимум функций.

2) Программы обладает рядом добавочных функций, облегчающих работу с ней.

3) Программа легко модифицируется.

4) Программа полностью защищена от ошибок связанных с непрофессионализмом

пользователя.

5) Программа не защищена от ошибок системы и сознательных действий

противоречащих цели программы.

6) Устройство выполняет необходимые функции

3.1.3. Результаты.

В результате тестирования(имитации) программы и устройства были получены

необходимые данные, не было выявлено никаких ошибок выходящих за рамки

ограничения на программу.

3.2. Ограничение на разработку.

Данное программное обеспечение будет работать только на микросхемах

указанных выше. Напряжение питания необходимо подавать раздельно на оба

блока схемы.

1) Шина земля должна быть раздельной, во избежания помех.

2) напряжение питания : +(5-12)В

3) место размещения : объемом 30х20х7 (см3)

4) вибрационная устойчивость

3.3. Инструкция пользователю.

При использовании данного устройства необходимо соблюдать условия

определенные в пункте 3.2 . Кроме указанных требований необходимо соблюдать

меры предосторожности при подключении устройства к питанию, т.к.

неправильное подключение приведет к выходу из строя нейрочипов.

Программирование нейрочипов проводить через выводы CP0…CP4 указанные на

схеме. При необходимости можно разработать интерфейсную программу которая

простым опрашиванием COM-порта будет выдавать данные о скорости ветра в том

или ином месте аэродрома с указанием времени поступления данных.

Выводы

Теперь видно, что реализованное устройство выполняет поставленную задачу и

не содержит ошибок, что позволяет без опасений работать с программой и

устройством.

Заключение.

В результате проведенной работы была организована структурная схема

распределенных датчиков для измерения скорости ветра. Из данной схемы и

определения производительности полученной имитируемой системы были сделаны

выводы о пригодности нейрочипов для данной области их использования. В

результате использование датчиков на основе нейрочипов на небольших

аэродромах не имеет под собой экономической основы, т.к. стоимость

нейрочипа значительно больше имеющихся на данный момент аналогов, а

производительность их при небольшом количестве не значительно выше других

процессоров. Поэтому данное устройство нужно использовать при большом

количестве датчиков, больше нескольких тысяч, тогда производительность

датчиков с нейрочипами и приемо-передающих устройств на их основе

значительно выше, чем при том же количестве датчиков с использованием

других процессоров. Отсюда видны следующие преимущества и недостатки

данного метода.

Преимущества:

. не большая стоимость компонентов для реализации отдельного прикладного

узла,

. очень простая конфигурация узла нижнего уровня,

. большая номенклатура устройств и приборов, выпускаемых промышленно в

странах ЕЭС и США и имеющих встроенные узлы LONWORKS для работы в

составе сетей ECHELON (большая распространенность стандарта в мире),

. большое количество готовых процедур по адаптации типовой периферии в

стандартной библиотеке NEURON,

. простота разработки прикладного программного обеспечения узлов.

Недостатки:

. чрезвычайно большая стоимость, хотя и весьма эффективных и удобных,

отладочных средств,

. отсутствие узлов WDT, узла автоматического сброса при включении

питания (требует использования внешнего супервизора) и возможности

работы в “спящем режиме” у микроконтроллеров NEURON,

. крайне слабая поддержка данного стандарта дилерскими фирмами в России.

Программа полностью соответствует техническому заданию и выполняет

поставленное задание.

Из-за большой стоимости пакета разработки, компиляции и компановки

программ написанных на NEURON C проверить работоспособность программы

является невозможным, поэтому приходится довольствоваться лишь примерным

теоретическим результатам и результатам имитационного и математического

моделирования.

Хотя на данный момент нейрочипы являются дорогостоящим продуктом, но

за ним будущее, т.к. в наше время главным фактором является скорость, а

скорость нейрочипа пока не видит ограничений.

Список литературы.

1. Дитрих-Лой-Швайнцер. «LON -технология».ПГТУ .395с. 1999

2. Журнал «Радио и связь» №4 1999г.

3. Войкова А.П. «Нейронные сети и нейрочипы», Москва, 280с., 2000г.

8. Приложения.

8.1. Текст программы.

8.1.1 Подготовка нейрон чипов

************************************************************************

* Эта программа на Neuron C устанавливает Neuron Chip в slave A

* mode.

************************************************************************

IO_0 parallel slave s_bus;

#define DATA_SIZE 255 //максимально разрешенное поле данных

struct parallel_io_interface

{

unsigned int length; //length of data field

unsigned int data[DATA_SIZE];

}piofc

when (io_in_ready(s_bus))1 //готовность приема информации

{

piofc.length = DATA_SIZE; //максимальное число в байтах

to read

io_in(s_bus,&piofc); //получить 10 байт

incoming data

}

when (io_out_ready(s_bus)) //готовность передать 10 байт

{

piofc.length = 10; //кол-во байт

io_out(s_bus,&piofc); //передать 10 байт из буфера

}

when (...) //условие по которому будет отправлено сообщение о заполнении

буфера

{

io_out_request(s_bus); } request

8.1.2. Программа обработки

************************************************************************

* Эта программа на Neuron C задает Neuron Chip в slave A

* подсчет импульсов поступающих с нейрочипа.

************************************************************************

#pragma enable_io_pullups

////////////////////Параматры для подсчета (определяются

пользователем)////////////

#define lower_limit 0 //нижний предел подсчета

#define upper_limit 100 //верхний предел подсчета

#define shaft_direction 1 //направление счета (т.е.,

0=лево,1=право)

/////////////////// Программа //////////////////////

IO_5 input pulsecount analog_input;

IO_5 input quadrature shaft_encoder; //импульсы поступают на 5 вход

нейрочипа

signed long count;

signed long increment;

when (io_update_occurs(shaft_encoder){

if (shaft_direction) count += input_value;

else count -= input_value; //вывод полученных данных

/////////////////// Проверка //////////////////////

if (countupper_limit) count=upper_limit; //Проверка переполнения overflow

}

when (reset) // Сброс

{

count = 0;

}

************************************************************************

* Эта программа на Neuron C задает Neuron Chip в master A

* принимает информацию со всех нейрочипов типа slave A и в случае

превышения порогового уровня в 50 импульсов, что * соответствует

ветру 50м/с передает информацию в центральную ЭВМ с указанием номера того

датчика с которого поступила * данная информация и времени ее поступления

************************************************************************

#pragma scheduler_reset // процедура сброса

#pragma enable_io_pull-ups // процедура подчета импульсов (описана выше)

#pragma num_addr_table_entries 1

#pragma one_domain

#pragma app_buf_out_priority_count 0

#pragma net_buf_out_priority_count 0

#define timerl 100 // таймер производит опрос по входам на наличие

информации каждые 100мкС

#define max_char_from_PC 30 //максимально разрешенное кол-во символов

принимаемых нейрочипом

#define porog 50 //установочный порог

{

unsigned int speed; //данные о скорости

unsigned int number; // данные о номере датчика

};

#define max_packet_size 60 // максимально разрешенный пакет отсылаемый в

ЭВМ

{

unsigned int speed; //данные о скорости

unsigned int minutes; //время принятия сообщения

unsigned int hours;

unsigned int number // номер датчика

};

/******************************** Дополнительные файлы

************************************/

#include

/********************************* Определение I/O

****************************************/

IO_5 output bit RTS;

IO_2 output bit СTS;

IO_4 output serial baud(4800) RXD; // read data from PC

IO_10 output serial baud(4800) TXD; // send data to PC

IO_8 input bit R/W;

IO_5 input bit CS;

IO_9 input bit HS;

/****************************** Сетевые данные

*************************************/

network input struct temp_time pctobc_speed_in; // speed

network input struct temp_time pctobc_number_in; // number

network input struct time NV_time_in; // BC time

network input boolean NVfan_state_in // TRUE: fan is flashing

network input boolean NVcomp_state_in; // TRUE: compressor is on

network output struct temp_time bind_info(unackd) NV_timesetpt_out;

//************************************ Глобальные

***************************************/

char input_but[max_packet_size]; // пакет отсылаемый в ЭВМ

char input_buf1[max_char_from_PC]; // Input from PC (1st time)

char input_buf2[max_char_from_PC]; // Input from PC (2nd time)

char * buf_ptr; // указатель в буфере

boolean packet_found = FALSE; // пакет не найден.

boolean compress_state = FALSE; // датчик не исправен

int last_num_chars; // количество принятых символов

int speed;

char out_char[1];

struct bcd digits; // holds BCD data to be sent to PC

// digits.d1 most significant nibble in ms byte

// digits.d2 least significant nibble in ms byte

// digits.d3 most significant nibble

// digits.d4 least significant nibble

// digits.d5 most significant nibble in ls byte

// digits.d6 least significant nibble in ls byte

struct { // data from bc

unsigned int speed;

unsigned int number;

} bc_data;

struct speed_time bc_number;

/************************************ Timers

******************************************/

mtimer repeating check_CTS;

mtimer repeating get_data_from_bc; // every 100 ms poll bc

// then send to PC

/*********************************** Functions

****************************************/

boolean append_packet( )

description: assert CTS, append data to input_buf[ ] if any

and return append_packet = TRUE if 1st char. = ‘D’

and last char. is a CR.

{

boolean packet;

int i;

int num_chars1;

int num_chars2;

packet = FALSE;

num_chars1 = 0;

num_chars2 = 0;

io_out( CTS, 0 ); // enable cts

num_chars1 = io_in( RXD, input_buf1, max_char_from_PC );

io_out( CTS, 1 ); // disable cts

when (io_puls_up io_5 > porog )

{

num_chars2 = io_in( RXD, input_buf2, max_char_from_PC );

// append data over to where final packet goes

if ( num_chars1 != 0 )

{ // if data append it to input_buf

for ( i = last_num_chars; i < last_num_chars + num_chars1; i++ )

{

input_buf[i] = input_buf1[ i - last_num_chars ]; // append

}

last_num_chars = last_num_chars + num_chars1;

}

if ( num_chars2 != 0 )

{ // if data append it to input_buf

for ( i = last_num_chars; i < last_num_chars + num_chars2; i++ )

{

input_buf[i] = input_buf2[ i - last_num_chars ]; // append

}

last_num_chars = last_num_chars + num_chars2;

}

if ( last_num_chars > 0 ) { // something there

if ( input_buf[0] != ‘D’ )

{ // A packet is started and packet is invalid

last_num_chars = 0; // reset count of total characters read

packet = FALSE;

}

else if ( input_buf[ last_num_chars - 1 ] == ‘/r’ ) {

// 1st char. a ‘D’ and last char. a carriage return

packet = TRUE;

}

} // something there

return( packet );

}

// This function converts a hex character to 2 ASCII characters

// and sends the characters to out the TXC port to the PC

//

void putch_hex(unsigned int hex_char)

{

out_char[0] = ( hex_char >> 4 ) & 0x0f; // keep lower nibble

if( out_char > 9 )

out_char[0] += 0x37;

else

out_char[0] += 0x30;

io_out( TXD, out_char, 1 ); // output 1 char. out the 232 port to the PC

out_char[0] = hex_char & 0x0f;

if(out_char > 9)

out_char[0] += 0x37;

else

out_char[0] += 0x30;

io_out( TXD, out_char, 1 ); // output 1 char. out the 232 port to the PC

}

//

// This function converts two ascii characters to a decimal digit

//

unsigned char to_dec(unsigned char msb,unsigned char lsb)

{

return( (msb - 48) * 10 + (lsb - 48) );

}

/************************************* Reset

*****************************************

when (reset) {

bc_data.hours = 0;

bc_data.minutes = 0;

bc_data.speed = 0;

bc_data.number = 0;

check_CTS = timer1; // repeating timer when to assert CTS

// to check for PC data

get_data_from_bc = 100; // every 100 ms poll bc and then send to PC

when (io_puls_up io_5 >50 )

{

when ( timer_expires(check_CTS) { // go get next character(s)

packet_found = append_packet( ); // append more data if any

// to input_buf[].

// also returns true if

// when finds what looks like a good packet.

check_CTS = timer1;

}

when ( packet_found ) { // process packet

// packet format:

switch( input_buf[1] ) { // select from type of packet byte

case ‘1’:// set time

if ( last_num_chars == 7 ) {

NV_timesetpt_out.temp = 255; // code for do not use

// convert ASCII HHMM in input_buf[2-5] to unsigned int.

bc_data.hours = NV_timesetpt_out.hours =

to_dec(input_buf[2], input_buf[3]);

bc_data.minutes = NV_timesetpt_out.minutes =

to_dec(input_buf[4], input_buf[5]);

}

break;

case ‘2’: // set number

if ( last_num_chars == 5 ) {

// convert ASCII set point in input_buf[2-3] to unsigned int.

bc_data.number = NV_timesetpt_out.speed =

to_dec(input_buf[2], input_buf[3]);

NV_timesetpt_out.hours = 255; // code for do not use

NV_timesetpt_out.minutes = 255; // code for do not use

}

break;

default: // bad packet

break;

}

packet_found = FALSE; // finished last packet

last_num_chars = 0; // reset # of bytes collected in packet

for ( temp = 0; temp < max_packet_size; temp++ ) { // not needed but helps

in d

input_buf[temp] = 0;

}

}

when ( nv_update_fails ) {

}

when ( nv_update_occurs(NV_time_in) ) { // BC to PC time (HHMM)

bc_data.hours = NV_time_in.hours; // HH time

bc_data.minutes = NV_time_in.minutes; // MM time

}

when ( nv_update_occurs(pctobc_temp_in) ) { // BC to PC speed

bc_data.speed = pctobc_temp_in.temp; // BC speed

}

when ( nv_update_occurs(pctobc_setpt_in) ) { // BC to PC number

bc_data.setpoint = pctobc_setpt_in.temp; // BC number

}

when ( nv_update_occurs(NVcomp_state_in) ) {

if (NVcomp_state_in == TRUE) {

compress_state = TRUE;

}

else {

compress_state = FALSE;

}

}

when ( nv_update_occurs(NVfan_state_in) ) {

if (NVfan_state_in == TRUE;

fan_state = TRUE;

}

else {

fan_state = FALSE;

}

}

when ( nv_update_fails(NVcomp_state_in) ) { // datchik not responding

compress_state = FALSE; // assume off

}

when( timer_expires(get_data_from_bc) ) {

// every 100 ms send data to PC and poll fan and compressor for status

poll(NVcomp_state_in); // compressor state

get_data_from_bc = 100; // 100 ms repetitive timer

// packet consists of:

out_char[0] = ‘B’; // Beginning of packet character

io_out(TXD, out_char, 1); // send out 232 port

// output time (hours only)

bin2bcd( (long) bc_data.hours, &digits);

out_char[0] = digits.d5 + 0x30; // high time BCD digit converted to ASCII

io_out( TXD, out_char, 1);

out_char[0] = digits.d6 + 0x30; // low time BCD digit converted to ASCII

io_out( TXD, out_char, 1);

// output time (minutes only)

bin2bcd( (long) bc_data.minutes, &digits);

out_char[0] = digits.d5 + 0x30; // high time BDC digit converted to ASCII

io_out( TXD, out_char, 1);

out_char[0] = digits.d6 + 0x30; // low time BCD digit converted to ASCII

io_out( TXD, out_char, 1);

// output time (speed)

bin2bcd( (long) bc_data.speed, &digits);

out_char[0] = digits.d5 + 0x30; // high speed. BCD digit converted to

ASCII

io_out( TXD, out_char, 1);

out_char[0] = digits.d5 + 0x30; // low speed. BCD digit converted to ASCII

io_out( TXD, out_char, 1);

// output time (number)

bin2bcd( (long) bc_data.number, &digits);

out_char[0] = digits.d5 + 0x30; // high stpt BCD digit converted to ASCII

io_out( TXD, out_char, 1);

out_char[0] = digits.d6 + 0x30; // low stpt BCD digit converted to ASCII

io_out( TXD, out_char, 1);

// output datchik on/off

if ( compress_state == TRUE ) { // datchik is on

// (i.e. LEDs scrolling)

io_out(TXD, “1”, 1); // output to PC datchik is on

}

else {// datchik is off (i.e. LEDs not flashing)

io_out(TXD, “0”, 1); // output to PC datchik is off

}

// a ends the packet

io_out(TXD, “\r”, 1); //

}

Министерство общего и специального образования РФ

Московский Энергетический Институт

(Технический Университет)

Филиал в городе Смоленске

Кафедра вычислительной техники

Техническое задание

к курсовой работе по дисциплине

"Сети ЭВМ и средства коммуникации"

на тему

“Сеть на основе нейрочипа”

| |гр. ВМ1-97 |

| |студент: Вальков К.Г. |

| |преподаватели: Аверченков О.Е. |

г. Смоленск 2000 г.

1. Область применения.

Данное устройство и программное обеспечение может и использоваться на

аэродромах большой площади с разветвленной сетью датчиков для определения

скорости ветра в различных направлениях и областях взлетной полосы. И

дальнейшей передачи на центральную ЭВМ.

2. Цель и назначение

Освоить принципы построения сетей с использованием нейрочипов. Изучить

структуру и программный язык NEURON C. Определить применима ли данная сеть

для различных аэродромов (малой, средней и большой протяженности).

Разработать электрическую схему устройства коммуникации датчик -

центральная ЭВМ с внутренним устройством обработки.

3. Технические требования.

Требования к аппаратуре: для полноценной работы данного устройства

необходимо напряжение питание +(5-12)В. Среда передачи данных : интерфейс

RS232C (25 контактный разъем). Отклонение от приведенных в спецификации

характеристик элементов (2%.

Требования к надежности: устройство должно работать в любом положении

(вертикальное, горизонтальное ), в любых погодных условиях полноценно

выполнять свою задачу и обрабатывать внештатные ситуации, возникающие при

работе, связанные с недостаточной квалификацией оператора.

4.Задание

Разработать устройство и программное обеспечение к нему выполняющему

следующую функцию : обработка информации поступающей с аэродинамических

датчиков (датчики анализа скорости ветра) и передача поступающей информации

по сети в ЭВМ, сеть реализовать на основе нейрочипа

11. Оглавление

Аннотация.__________________________________________________________ 2

1. Введение.__________________________________________________________3

1.1. Причины и последствия объединения компьютеров в сеть.

______________3

1.2. Управление техническими процессами ______________________________4

1.2.1. Классический подход _________________________________________

4

1.2.2. Децентрализованный подход ___________________________________5

1.3. Информационный обмен как основа распределенных систем ___________7

1.3.1. Иерархия систем _____________________________________________7

1.3.2. Семиуровневая модель ISO/OSI

________________________________8

1.4. Топологии _____________________________________________________11

1.5. Инструментарий ________________________________________________15

1.5.1. Основные характеристики микроконтроллеров NEURON Chip _____17

2. Постановка задачи ._______________________________________________ 24

2.1. Обзор литературы и предлагаемых методов решения.________________

24

2.2. Анализ задачи. ________________________________________________ 25

2.3. Описание алгоритма____________________________________________27

3. Разработка программы_____________________________________________28

3.1. Структура программы с описанием._______________________________28

3.2. Структура модулей._____________________________________________29

3.3.Описание интерфейса.___________________________________________30

1. Человеко-машинный интерфейс ______________________________30

2. Обработка ошибок _________________________________________30

4. Результативная часть.______________________________________________31

4.1. Тестирование.___________________________________________________31

4.1.1. Выбор методики тестирования

______________________________31

4.1.2. Описание методики

_______________________________________32

4.1.3. Результаты

______________________________________________32

4.2. Ограничения на программу.______________________________________33

4.3. Инструкция пользователю _______________________________________33

Заключение._______________________________________________________34

Список литературы._________________________________________________36

Приложения._______________________________________________________37

1. Документированный текст программы.______________________________38

2.Техническое задание . ____________________________________________ 43

3. Схема принципиальная -электрическая._____________________________П1

Оглавление.________________________________________________________46

Страницы: 1, 2, 3