Calcolatori Elettronici II

tesina

Realizzazione di un dispositivo per il

controllo di un impianto

Anno Accademico 2008/2009

Antonino Mazzeo

matr. 885/666 I

Indice

Realizzazione di un dispositivo per il controllo di un impianto

............. I

1. Specifiche di progetto

........................................................................... 4

2. Configurazione ASIM del sistema

....................................................... 6

3. Il sistema C in dettaglio

...................................................................... 13

4. Il sistema P in dettaglio

...................................................................... 20

5. Screenshot applicazione

..................................................................... 28

Indice delle figure

Figura 1 - Schema sistema di controllo...................................................4

Figura 2 - Record di stato della cisterna.................................................5

Figura 3 - Codifica dei comandi..............................................................5

Figura 4 - Modifica del livello del liquido...............................................5

Figura 5 - Configurazione ASIM del sistema.........................................6

Figura 6 - Configurazione della memoria...............................................6

Figura 7 - Configurazione del processore...............................................7

Figura 8 - Schema della USART.............................................................7

Figura 9 - Schema del terminale..............................................................9

Figura 10 - Configurazione della PIA.....................................................9

Figura 11 - Possibili connessioni della PIA...........................................10

Figura 12 - Schema del DMA................................................................11

Figura 13 - Configurazione 1TO4Intgen..............................................11

Figura 14 - Schema di dettaglio della configurazione..........................12

Figura 15 - Configurazione porti PIA...................................................14

Figura 16 - Indirizzamento dei registri interni.....................................14

Figura 17 - Schema delle connessioni della USART.............................15

Figura 18 - Segnali scambiati tra le USART.........................................16

Figura 19 - Connessione parziale..........................................................16

Figura 20 - Informazioni sullo stato del sistema...................................24

Figura 21 - Caricamento della memoria M1........................................28

Figura 22 - Richiesta di visualizzazione dello stato..............................28

Figura 23 - Inviato comando "Riempi cisterna a metà (2)"................29

Figura 24 - Inviato comando "Svuota cisterna (3)".............................29

II

III

1. Specifiche di progetto

Il progetto che si intende realizzare è descritto dalle seguenti specifiche.

Si consideri lo scenario costituito da due sistemi . Un primo sistema P collegato a una cisterna

contenente del liquido e che ne controlla il livello. Il sistema P mantiene in un’area privata le

seguenti informazioni sullo stato della cisterna: temperatura, pressione e livello del liquido. Un

secondo sistema C può controllare il sistema P inviando ad esso comandi, e richiedendo tutte le

informazioni di stato della cisterna di cui P ha piena visibilità. C e P sono connessi per tramite di un

porto parallelo PIA e uno seriale UART. C può inviare comandi a P interfacciandosi attraverso La

PIA (i due porti della pia di C sono configurati in uscita, mente i due corrispondenti porti della pia

di P sono in ingresso). C può leggere le informazioni sullo stato della cisterna interfacciandosi a P

attraverso la seriale UART su cui è trasferito l’intero blocco di stato di 256 byte. Al sistema C è

collegato un TERMINALE con funzione di console di monitoraggio e controllo, dal quale si può:

- Inviare comandi al sistema P

- Visualizzare lo stato della cisterna fornito da P

Figura 1 - Schema sistema di controllo

Il record contenente le informazioni sullo stato della cisterna, di dimensione di 256 byte, è

contenuto in un buffer così strutturato: 4

Figura 2 - Record di stato della cisterna

Il sistema P ciclicamente trasferisce l’intero record dal buffer alla memoria utilizzando un

dispositivo DMA. Il DMA deve essere programmato in modo da trasferire il buffer M1 nella

memoria M2 ogni secondo. Il sistema C richiede l’intero record di stato (memorizzato nella

memoria M2 di P) a P attraverso la UART, utilizzando un protocollo di Lo scambio

handshaking.

dati tra i sistemi P e C deve essere sincronizzato per tramite di un protocollo di handshacking

realizzato mediante i segnali Si deve verificare che il trasferimento tramite

RTS e CTS della UART.

DMA da M1 e M2 non operi in condizione di sovrapposizione con l’operazione di trasmissione,

tramite la UART, da P verso C; tali trasmissioni devono avvenire infatti in sequenza temporale. A

tal fine si deve utilizzare un semaforo di sincronizzazione (impiego codice test and set). La

tempificazione di tutte le operazioni da svolgere va effettuata mediante un dispositivo timer

opportunamente configurato.

I comandi che possono essere inviati da C a P sono i seguenti:

cisterna è piena e non si può prelevare liquido se la cisterna è vuota. 5

2. Configurazione ASIM del sistema

In ASIM è stato prodotto un file di configurazione il cui schema è riportato di seguito:

Figura 5 - Configurazione ASIM del sistema

Il file di configurazione contiene le seguenti informazioni:

CHIP Name: MEM-A

Type: MMU/BUS. Identif: 01. BUS: 0000.

Addres 1: 00008000. Address 2: 00000000.

Com1: 0000. Com2: 0010. Com3: 0008. Com4: 0000.

Figura 6 - Configurazione della memoria 6

MEM-A rappresenta la memoria del sistema C ed è connessa al BUS che presenta l’id 01 (pari

all’identificativo della memoria stessa). Ponendo Com2 a 0010, equivale ad allocare 10Kbyte di

RAM, mentre porre Com3 a 0008 equivale ad allocare 8 Kbyte di ROM.

Il primo byte di RAM è allocato all’indirizzo 8000, mentre il primo byte di ROM è allocato

all’indirizzo 0000.

CHIP Name: M68000

Type: CPU. Identif: 02. BUS: 0001.

Addres 1: 00009000. Address 2: 00009200.

Com1: 0000. Com2: 0000. Com3: 0000. Com4: 0000.

Figura 7 - Configurazione del processore

M68000 rappresenta la CPU ed in Address1 è stato inserito l’indirizzo da cui ha inizio lo stack

utente, mentre in Address 2 è stato inserito l’indirizzo a partire dal quale ha inizio lo stack

supervisore.

CHIP Name: I8251USART

Type: Device. Identif: 03. BUS: 0001.

Addres 1: 00002004. Address 2: 00002005.

Com1: 0002. Com2: 0000. Com3: 0000. Com4: 0006.

Figura 8 - Schema della USART

Il dispositivo USART (Universal Synchronous-asynchronous Receiver Transmitter) consente di

realizzare una connessione seriale fra dispositivi (ad es. il collegamento seriale di un sistema verso 7

un dispositivo periferico quale un terminale, un modem, una stampante, etc., per effettuare un

trasferimento di dati) secondo un protocollo sincrono o asincrono.

È necessario notare che in questo caso è stato inserito come dispositivo per la gestione delle

interruzioni il processore 0002. Ponendo invece Com4 pari a 0006 si sta connettendo questa

USART con identificativo pari a 03 con la USART avente identificativo pari a 06.

CHIP Name: I8251USART

Type: Device. Identif: 06. BUS: 0004.

Addres 1: 00002004. Address 2: 00002005.

Com1: 0005. Com2: 0003. Com3: 0000. Com4: 0003.

Le considerazioni introdotte per l’USART precedente sono del tutto analoghe anche per questo

dispositivo: è necessario solo notare che in questo caso è stato inserito come dispositivo per la

gestione delle interruzioni il processore 0005. Inserendo un valore pari a 0003 alla porta Com2 si fa

in modo che la USART notifichi tramite un’interruzione sulla linea 3 del processore l’avvenuta

ricezione di un carattere