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Il modello del tempo può essere caratterizzato come:
- modello concettuale/continuo: t (tempo assoluto): tempo come contenitore dei fenomeni o come prodotto dai fenomeni;
- modello informatico/discreto: T (tempo locale), associato a un fenomeno orologio (clock) che determina la risoluzione temporale.
Utl: unità di tempo locale... Vedi di più

Esame di Sistemi embedded docente Prof. L. Pomante

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Errori di Temporizzazione

Rilievo del tempo assoluto di un evento

L’errore temporale minimo è quindi pari a

Per eventi esterni Tb + Td

Per eventi interni Td

L’errore temporale massimo è

Per eventi esterni Tamax + Tb + Tcmax + Td

Per eventi interni Tcmax + Td

Tali errori temporali sono sempre per eccesso

@ Prof. Lorenzo Mezzalira Errori di Temporizzazione

Misura dell’intervallo tra due eventi

La misura di un intervallo di tempo viene generalmente

effettuata rilevando il tempo assoluto dell’evento di inizio,

quello dell’evento di fine e calcolandone la differenza

Gli errori dipendono solo dalle componenti variabili che sono

tipicamente costituite dalle latenze

Le componenti temporali costanti contribuiscono a formare il ritardo

della disponibilità della misura, ma non ne inficiano il valore

Gli errori di misura massimi per eccesso e per difetto (cioè in

modulo) sono quindi pari alla somma delle latenze massime

(Tamax e Tcmax visti precedentemente) dato che le latenze

minime sono nulle

@ Prof. Lorenzo Mezzalira 12

Errori di Temporizzazione

Esecuzione a tempo prefissato di un’azione

Concatenazione dei tempi tra evento temporale e

completamento dell’azione

Ta: Latenza del rilievo dell’evento temporale

Tb: Tempo di esecuzione del riconoscimento dell’evento temporale

– Ta e Tb sono relativi ai meccanismi di percezione del tempo

» Interrupt o controllo di programma

Tc: Latenza dell’azione

– Tc=0 se si rende non interrompibile la sequenza di operazioni

» Quando ciò non è possibile questa latenza può diventare dominante

Td: Tempo di esecuzione dell’azione

– La componente Td è ineliminabile

Gli errori sono sempre per eccesso (ritardo) e vanno da

un minimo di Tb + Td

a un massimo di Tamax + Tb + Tcmax + Td

@ Prof. Lorenzo Mezzalira Requisiti dei Temporizzatori 13

Requisiti dei Temporizzatori

I requisiti dei temporizzatori influenzano la scelta dei meccanismi

da cui dipendono le varie componenti di errore di temporizzazione

e delle granularità da cui dipendono gli errori di quantizzazione

È buona regola che la granularità dei valori della grandezza sia

dello stesso ordine di grandezza delle incertezze su tali valori

Si usano le valutazioni sulle incertezze nei diversi ruoli del tempo

per scegliere le corrispondenti granularità

Attivazioni di processi e loro elaborazioni (attivo)

Ordine delle centinaia di istruzioni macchina

Granularità dei tempi di “risveglio” di attività è dell'ordine del msec

Lettura del tempo da associare ad un evento (passivo)

Ordine alcune istruzioni macchina sec

Granularità di misura dell'ordine del

Attivazione diretta di dispositivi circuitali

Ordine del nsec

Granularità, se le specifiche lo richiedono, inferiore ai 100 nsec

@ Prof. Lorenzo Mezzalira

Tipologie di Temporizzazioni Attive 14

Tipologie di Temporizzazioni Attive

Le temporizzazioni attive e generatrici di eventi sono

soprattutto utilizzate per

Produrre stati temporizzati durante i quali eseguire attività

Produrre eventi temporali in cui eseguire azioni

Una tipica classificazione distingue diversi tipi di timer

Timer a durata

Timer a ritardo

Timer ciclici

@ Prof. Lorenzo Mezzalira

Tipologie di Temporizzazioni Attive

Temporizzazione a durata

È una temporizzazione di tipo monostabile attivata da un evento

trigger e conclusa dall’evento di fine attivazione dopo

l’intervallo di tempo prefissato

Sono detti re-triggerabili (prorogabili) i temporizzatori in cui il

conteggio del tempo riparte da zero ad ogni nuovo evento di

trigger prolungando così l’attivazione

Attivo

Attivo T T

t Riposo t

Riposo Trigger Fine Trigger Trigger Fine

Trigger

T=valore di temporizzazione

@ Prof. Lorenzo Mezzalira 15

Tipologie di Temporizzazioni Attive

Temporizzazione a ritardo

L’evento trigger attiva solo il conteggio dell’intervallo

specificato, al termine del quale si verifica l’evento attivazione

In genere esiste un comando reset per la disattivazione con il

ritorno nello stato di riposo

Se l’evento di reset si verifica prima della scadenza di T non si ha

l’attivazione

Attivo T t

Riposo Trigger Attivazione Reset

T=valore di temporizzazione

@ Prof. Lorenzo Mezzalira

Tipologie di Temporizzazioni Attive

Temporizzazione ciclica

Dopo l’evento di trigger si producono eventi con cadenza

regolare e di periodo temporale prefissato

Il reset arresta il funzionamento

Il funzionamento riprende solo dopo un nuovo evento di trigger

T t

Trigger Reset Trigger

T=valore di temporizzazione

@ Prof. Lorenzo Mezzalira 16

Tecniche Realizzative dei Timer

Tecniche Realizzative dei Timer

Realizzazioni HW: circuiti Calendar/Clock

Circuiti integrati con funzione di orologio e calendario

Non hanno funzione di temporizzatori a causa della

risoluzione/granularità temporale (1 sec)

– Utilizzano tipicamente un oscillatore a 32768 Hz

Contengono contatori necessari per tener conto di secondi,

minuti, ore, giorno della settimana, mese, anno

Tipicamente, la lettura avviene serialmente per ridurre il pin-out

Operazione lenta (centinaia di microsecondi)

Sono spesso corredati di batterie tampone

@ Prof. Lorenzo Mezzalira 17

Tecniche Realizzative dei Timer

Realizzazioni minimali HW/SW

Semplici orologi basati sulla generazione di segnali a cadenze

regolari (tick) forniti al circuito di generazione degli interrupt

Real-Time Clock (RTC)

– Oscillatore quarzato con divisore di frequenza (prescaler)

Tutte le funzioni sono svolte a livello SW dalla routine di servizio

delle interruzioni dei tick di RTC

La routine aggiorna una variabile di tipo ora/data

– Utilizzate per operazioni di time-stamping e per misura di intervalli

La routine verifica se uno o più intervalli temporali relativi ai

processi scade ed effettua le eventuali transizioni di stato dei

processi interessati

@ Prof. Lorenzo Mezzalira

Tecniche Realizzative dei Timer

Realizzazioni minimali HW/SW

Con questa tecnica la risoluzione e le granularità di percezione e

di misura coincidono e corrispondono al periodo Tck dei tick

La frequenza dei tick è scelta come compromesso tra una fine

granularità temporale ed un overhead accettabile

L’overhead corrisponde al tempo di esecuzione medio della routine

di servizio

– Dovrebbe essere inferiore ad un decimo di Tck

Valori tipici di Tck

– 1..10 msec per real-time

– 100 msec per applicazioni senza particolari requisiti temporali

@ Prof. Lorenzo Mezzalira 18

Tecniche Realizzative dei Timer

Realizzazioni tipiche HW/SW

Obiettivo principale: varie granularità adatte ai diversi scopi

TRB memorizza tutti gli N Time Register Buffer (TRB)

TIMER

bit del ogni volta Lettura del tempo

(banco di N latch)

che si inizia una lettura Timer

N (N=16 o 24)

contatore 2 INT-Req

Oscillatore Prescaler per ogni overflow

k

F=1...20MHz (1...256)

divisore 2 Time Base Counter (TBC)

(contatore inizializzato

ogni TVB) INT-Req

TBC genera la "base tempo" Tick ad ogni TVB

TBV

mediante, ogni conteggi, la

attivazione di una richiesta di Impostazione del

Time Base Value (TBV)

interruzione seguita da un periodo

ripristino del valore iniziale

@ Prof. Lorenzo Mezzalira

Tecniche Realizzative dei Timer

Realizzazioni tipiche HW/SW

La precisione di questi orologi e la stessa dell’oscillatore

Timer

Risoluzione (TIR) = Granularità (TIR)

 sec)

k k

– 2 PeriodoOscillatore = 2 / FreqOsc [sec] (tipicamente 1...100

Periodo 

N

– TIP = 2 TIG [sec] (tipicamente da 64 msec a circa 16 sec)

» utl=TIG e BTL=1

Time Base

Risoluzione (TBR)

 sec)

k k

– 2 PeriodoOscillatore = 2 / FreqOsc [sec] (tipicamente 1...100

Granularità (TBG) = Periodo (TBP)

– TBV TBR [sec] (tipicamente 1...50 msec)

» utl=TIG e BTL=TBV

@ Prof. Lorenzo Mezzalira 19

Tecniche Realizzative dei Timer

Realizzazioni tipiche HW/SW

Meccanismi di ripristino di TBC a TBV

HW

– Ricaricamento automatico contestuale con la generazione della

richiesta di interruzione

– Basato su un valore impostato in TBV via SW in fase di inizializzazione

SW

– Ricaricamento tramite routine di risposta all’interruzione

– Il conteggio prosegue portando all’accumulo di eventuali ritardi: il

nuovo periodo non inizia dal termine del periodo precedente

– Una soluzione è quella di adottare un contatore a decremento e di

sommare il TBV (o dualmente)

@ Prof. Lorenzo Mezzalira

Tecniche Realizzative dei Timer

Realizzazioni tipiche HW/SW

Conclusioni

La gestione temporale dei processi è effettuata dalla routine di

risposta ai tick di TBC

L'aggiornamento di data e ora può essere effettuato, per gli usi a

"grana grossa“, dalla risposta ai tick di TBC o agli overflow di TIMER

Le misure di intervalli di tempo più raffinate utilizzeranno i valori di

conteggio leggibili dal contatore TIMER

– Poichè il TIMER ha periodo TIP, questo è il più lungo intervallo di tempo

misurabile senza ambiguità

» Misure di tempo di intervalli più lunghi possono ottenersi, utilizzando

opportuni accorgimenti, utilizzando la variabile data-ora aggiornata a SW

per risolvere le ambiguità del tempo ciclico ricavato da TIMER

@ Prof. Lorenzo Mezzalira 20


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AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

Il modello del tempo può essere caratterizzato come:
- modello concettuale/continuo: t (tempo assoluto): tempo come contenitore dei fenomeni o come prodotto dai fenomeni;
- modello informatico/discreto: T (tempo locale), associato a un fenomeno orologio (clock) che determina la risoluzione temporale.
Utl: unità di tempo locale [sec], risoluzione temporale locale, proprietà della rappresentazione locale del tempo (esempio: risoluzione di 1 msec).
BTL = K*utl: base tempo locale [sec], periodo di aggiornamento dalla variabile orologio (esempio: granularità di 55 unità da 1 msec cioè un aggiornamento ogni 18,2 volte al secondo).


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in ingegneria delle telecomunicazioni
SSD:
Università: L'Aquila - Univaq
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Sistemi embedded e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università L'Aquila - Univaq o del prof Pomante Luigi.

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