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Instrumentation de la commande

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Instrumentation de la commande. Objectifs & spécificité Mise en œuvre de technique d’obtention de code déterministe. Mise en œuvre de loi de commande sur cible RT embarquée. Mise en œuvre sur architecture matérielle spécifique: Les cibles cRIO –NI Programmation graphique avancée.

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instrumentation de la commande

Instrumentation de la commande

Objectifs & spécificité

Mise en œuvre de technique d’obtention de code déterministe.

Mise en œuvre de loi de commande sur cible RT embarquée.

Mise en œuvre sur architecture matérielle spécifique: Les cibles cRIO –NI

Programmation graphique avancée

  • Volume horaire et évaluation du module:
    • 4h de cours.
    • 10h de TD : Ciblage de cRIO + Exercices de programmation graphique avancée
    • 28h de TP : Programme de pilotage des maquettes sur documents de spécifications.
    • Travail évalué en autonomie assistée.
application temps r el
Partie I: Application RT embarquée?/ Le temps-réel.Application temps-réel?

Une application temps –réel est une application ayant la capacité de répondre et d’effectuer ses traitements spécifiques dans un intervalle de temps donné, borné, garanti

Une application temps-réel doit finir « à temps », « tout le temps ».

  • Exemple:
  • la commande en boucle fermée.
  • Traitement d’images en lignes.
  • Contrôle commande de surveillances
  • Un traitement effectué sous un OS classique (MAC OS, Windows, Linux, iOS…) ne permet pas de garantir un borne supérieure systématique pour sa durée.
  • Un traitement effectué sous un OS RT (Vxorks, ETS…) n’a pas forcément les caractéristiques du traitement RT.
      • Il faut respecter certaines règles de conceptions…

3

d terminisme temporel
Partie I: Application RT embarquée?/ Le temps-réel.Déterminisme temporel
  • Le temps de cycle.
  • - La plus part des opérations requérants un OS RT sont cycliques.
  • - Le temps de cycle est le temps entre les départs de 2 traitements consécutifs.
  • Le jitter
  • - Le jitter est la variation du temps de cycle à partir du temps de cycle de référence.
  • Origine du jitter:
    • Jitter à l’éxécution.
    • Jitter matériel
    • Jitter d’ordonnancement …
  • Le déterminisme.
  • - Le déterminisme est un caractéristique des systèmes dont le jitter est borné.

Le temps réel s’identifie à la robustesse du code et au déterminisme temporel.

4

syst me et application embarqu e
Partie I: Application RT embarquée?/ Embarquée.Système et application embarquée?

- Système électronique piloté par logiciel et intégré au système qu’il contrôle.

Exemples:

Automobile, sonde, satellite, Téléphone, imprimante, photocopieur, Distributeur de billet DAB, API, capteurs TEDS, Machine à laver etc, etc……

  • Système et applications soumises à des restrictions (souvent…)
    • RAM disponible
    • Espace physique
    • Consommation énergétique..
  • Application sans IHM classique (souvent…)
    • Pas de clavier, souris, écran: interaction non déterministe.
    • Interactions continues et/ou non bloquantes
  • Application intégrant un protocole de communication (souvent…)
    • Historisation, data logging
    • Recette, et modification de paramètres.

5

os rt vs os classique
Partie I: Application RT embarquée?/ OSOS RT vs OS classique

L’OS gère l’accès des tâches au temps processeur.

OS classique

OS RT

  • Gère les interruptions :
  • port USB, souris, clavier, périphériques, Ethernet etc..
  • Ne gère pas les priorités.
  • Gère les priorités entre thread.
    • Garantie que les tâches de plus grande priorité s’exécute en 1eer.
  • Permet une maîtrise de l’accès aux ressources matérielles.

Pas de déterminisme à l’exécution

Déterminisme possible à l’exécution

- Analyse de données hors ligne.

- Représentation des données

- Acquisition de données

  • Commande en boucle fermée
  • Tâche de contrôle et sécurité de fonctionnement
  • Application en exécution permanente
  • Application autonome

6

la cible d ex cution rt utilis e
Partie II: Présentation de la cible RT mise en oeuvreLa cible d’exécution RT utilisée.

- Le compact RIO (cRIO): Acronyme pour Compact Reconfigurable Input-Output

- Architecture matérielle et outils logiciel tout à fait spécifique (National Instruments)

  • Contrôleur d’automatismes programmable ( PAC)
  • Il ne s’agit pas d’un automate qui répond aux spécifications de la CEI 61131.

7

constitution
Partie II: Le compact RIOConstitution

Un

Contrôleur RT

Chassis FPGA

Modules d’E/S

8

qu est ce qu un crio
Partie II: Le compact RIOQu’est ce qu’un cRIO?
  • Cible d’exécution de code déterministe dans un environnement embarqué et/ou sévère.
        • Cible: Cible d’exécution de code compilé.
        • Déterministe: OS RT embarqué (VxWorks)
        • Embarqué: Alimentation double 9-35Vcc/20Wmax
        • Environnement Sévère: 50G & -50°C->+70°
  • Système modulaire et autonome d’acquisition et de génération rapide de signaux digitaux et analogiques
        • Modulaire: Module métier généraux ou assez spécifique (Cf énumération ultérieure)
        • Rapide: Horloge hardware FPGA 40MHz (25ns...)
        • Digitaux: TTL et analogique (courant, tension sur différentes gamme d’entrée)
  • Système communiquant sur port Ethernet – série + Port USB.
        • Ethernet pour programmation et Communication (serveur Web et ftp).
        • Série RS 232 pour adresser des périphériques + Mode débogage
        • USB pour stockage des flux de données.
        • Possibilités d’incorporer d’autres protocoles (CAN, modbus…)

9

structure d une application sur crio
Partie II: Le compact RIOStructure d’une application sur cRIO

Un application conçue pour une cible cRIO consiste en 3 programmes fondamentaux :

  • un programme hôte (host) pour interagir avec un utilisateur.
  • un programme temps réel (target) pour effectuer des traitements et des communications
  • un programme FPGA pour exécuter des fonctions d’E/S et contrôles très rapides.

Le programme hôte est optionnel via serveur Web ou sans objet.

Le programme FPGA peut être omis via l’utilisation du Scan Mode

12

a propos des fpga et labview fpga
Partie II: Le compact RIOA propos des FPGA et LabVIEW FPGA

FPGA: Circuit de blocs logiques reconfigurables

Programmation FPGA (V erilog, VHDL)

Intégration de code au niveau hardware

LV FPGA: Compilation de code LV en bitfile

Le FPGA est au ♡ de l’architecture cRIO

13

traitement fpga vs traitement logiciel rt
Partie II: Le compact RIOTraitement FPGA vs Traitement logiciel RT

Utilisation FPGA:

Pas d’OS: Vrai parallélisme!

Horloge HW 40MHz!

Boucles multi-cadencées réelles

  • Code FPGA:
    • Niveau de code « reflexe » imbattable en terme de déterminisme et rapidité par du ‘code logiciel ’.
    • Possibilités restreintes (Quid USB, Com Ethernet, Calcul complexe, Format numérique spécif., Accès disque etc…?)
    • Le nombre de portes est une facteur limitant.

Le Scan mode permet de s’affranchir du programme LV FPGA