Сетевое программное обеспечение для систем управления

УДК 621.382(06) Микроэлектроника
А.В. СМИРНОВ, Ю.Н. ТИХОНОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
СЕТЕВОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ, РЕАЛИЗОВАННЫХ НА БАЗЕ
КОММУНИКАЦИОННЫХ КОНТРОЛЛЕРОВ
Описывается структура сетевого программного обеспечения (СПО) для
процессорно-коммуникационных
модулей
на
базе
коммуникационного
контроллера MPC860. Модули и СПО предназначены для повышения
эффективности систем управления технологическими процессами на АЭС.
Современные системы управления сложными объектами имеют
распределенную модульную архитектуру, в которой функции управления
выполняются автономными блоками, связь между которыми
осуществляется с помощью каналов обмена данными, реализующих
стандартные протоколы. Использование процессорно-коммуникационных
модулей, выполняющих стандартные протоколы обмена, является
важным условием эффективной работы таких систем. Для реализации
таких модулей целесообразно использовать коммуникационные
контроллеры, которых используется высокопроизводительный 32разрядный центральный процессор CPU, выполняющий обработку
данных, и коммуникационный модуль CPM, обеспечивающий реализацию
ряда стандартных протоколов передачи данных: Ethernet, UART, HDLC и
другие [1]. Наиболее перспективными являются контроллеры семейства
MPC860/8260, в которых в качестве CPU используется процессорное ядро
PowerPC [2]. На кафедре микроэлектроники МИФИ разработаны
процессорно-коммуникационные модули на базе контроллеров
MPC860EN, предназначенные для применения в системах управления
технологическими процессами на АЭС. Каждый модуль обеспечивает
работу четырех каналов Ethernet со скоростью обмена до 10 Мбит/c.
Функционирование модулей в системе реализуется с помощью сетевого
программного обеспечения (СПО), структура которого показана на рис.1.
Приём и отправку сетевых пакетов осуществляет коммуникационный
процессор CPM, входящий в состав MPC860EN. Функционирование CPM
обеспечивается с помощью внутренней двухпортовой памяти DPRAM,
где размещаются дескрипторы принимаемых и отправляемых фреймов.
Данные фреймов хранятся во внешней памяти SDRAM.
______________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
120
УДК 621.382(06) Микроэлектроника
Программа, выполняемая процессорным ядром PowerPC, организует
работу CPM: задаёт режим и параметры работы.. Память DPRAM
разбивается на области, где хранятся дескрипторы двух типов:
дескрипторы принимаемых фреймов и дескрипторы передаваемых
фреймов. Число этих областей определяется числом используемых
каналов связи. Области дескрипторов передаваемых фреймов
организованы в виде кольцевых буферов, заполняемых программой и
опустошаемых CPM. Такая организация даёт возможность программе
непрерывно формировать дескрипторы фреймов посылки.
Rx i фреймы
rBDi
rBDi
rBDi
rBDi
Tx i фреймы
tBDi
tBDi
tBDi
tBDi
tBDi
tBDi
Внешняя память
SDRAM
Идентификация принятых фреймов 1
Формирование
отправляемых фреймов
4
Идентификация типа
пакета
Формирование
нового пакета
2
3
CPM
Изменение параметров CPM 5
Вызов функции посылки
пакета программой
верхнего уровня
Рис.1. Структура разработанного СПО
Ядро PowerPC
На рис. 1 показаны основные блоки разработанного СПО. Сплошным
кольцом показаны переходы между программными модулями во время
приёма пакета с командой. Индекс i есть номер канала и может быть
равен от 1 до 4. rBDi и tBDi – дескрипторы буферов приёмных и
передаточных фреймов i-го канала. Представленный вариант реализации
СПО показал хорошие результаты при его тестировании в сети с
несколькими абонентами, ведущими интенсивный обмен данными.
Введение программных модулей для поддержки механизмов страничной
адресации и кэширования, реализованных в MPC860, позволило
увеличить число пакетов, передаваемых в единицу времени, в два раза.
Список литературы
1. Шагурин И.И. Современные микроконтроллеры и микропроцессоры Motorola. –М.:
Горячая линия – Телеком. 2004. -952с.
2. Шагурин И.И. Коммуникационные контроллеры семейства PowerQUICC //
Электронные компоненты. – 2004, №5, с.85-91.
______________________________________________________________________
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 1
121