Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- start [2024/07/22 13:18] – [Винтовая передача] administrator
+++ start [2024/11/28 18:38] (текущий) – [Материнская плата] administrator
@@ Строка 1: / Строка 1: @@
-====== Протокол верхнего уровня ======
+====== Структура программного взаимодействия ======
-Протокол взаимодействия верхнего уровня обеспечивает взаимодействие между пользовательским интерфейсом и материнской платой. Пользовательский интерфейс отправляет команды управления в материнскую плату контроллера, где находится модуль исполнения рецептов, обрабатывающий команды и выполняющий рецепты последовательно из сформированной очереди. Взаимодействие GUI и материнской платы осуществляется через Ethernet интерфейс протокол TPC/IP.
+В устройстве выделяется 3 уровня программного обеспечения:
+  * верхний (пользовательский интерфейс оператора "прибора");
+  * основной (программное обеспечение основного вычислительного модуля);
+  * аппаратный (программное обеспечение модуля обладающего своим MCU);
+===== Пользовательский интерфейс оператора (верхний уровень) =====
+Данный уровень программного обеспечения предназначен для взаимодействия оператора с прибором.
+Он обеспечивает:
+  * авторизацию пользователя в системе;
+  * логирование действий пользователя;
+  * отправки команды на выполнение рецепта;
+  * логирование действий элементов системы при выполнении рецепта;
+  * остановку выполнения рецепта;
+  * логирование результатов выполнения рецепта;
+  * отображение в удобном для пользователя виде результатов выполнения рецепта (таблицы, графики и т.п.).
+С точки зрения физического уровня пользовательский интерфейс (далее GUI) взаимодействует с основным вычислительным модулем (далее материнская плата) посредством USB, RS-232/485, Ethernet (LAN, Wi-Fi, GSM), Bluetooth. GUI отправляет команды управления (номера рецептов) в материнскую плату, где находится модуль исполнения рецептов, обрабатывающий команды и выполняющий рецепты последовательно из сформированной очереди.
 Структура посылки верхнего уровня.
 ^ № байта ^      Определение       ^ Значение  ^            Описание                ^ Примечание  ^
@@ Строка 17: / Строка 33: @@
 Перечень команд протокола верхнего уровня.
 ^ № П/П ^ ID команды ^ Описание          ^
-| 1     | 0x1000     | Установки времени |
+| 1     | 0x1000     | Установка времени |
-| 2     | 0x1001     | Выбор рецепта     |
+| 2     | 0x1001     | Запустить рецепт  |
 | 3     | 0x1002     | Выполнение рецепта|
+| 4     | 0x1003     | Остановить рецепт |
+| 5     | 0x1004     | Результаты рецепта|
-====== Материнская плата ======
-===== Модуль исполнения рецептов =====
+===== ПО материнской платы (основной уровень) =====
+Под основным уровнем программного обеспечения подразумевается программа выполняемая в основном вычислительном модуле.
+Задачи данного программы уровня:
+  * Выполнение основной логике прибора (Модуль исполнения рецептов). В данном случае в приборе реализованы алгоритмы всех возможных рецептом. Каждый рецепт имей свой идентификатор доступный пользователя ПК. Так же данная программа хранит в себе все тайминги для выполнения рецептов и ключевые значения для проверки правильности его выполнения. В данном уровне кода реализованы все алгоритм сценариев отработки ошибок. Что имеется в виду — ошибка аппаратного уровня (модуля) может повлиять на работу не только самого модуля но и других узлов входящих в состав прибора. По этому основной уровень программного обеспечению все цело и полностью владеет информацией критериях ошибок от каждого из модулей и алгоритма поведения всего прибора при возникновении такой ошибки в одном из модулей.
+  * Возможность конфигурирования (Конфигурационный модуль). Основной код программы должен обеспечить получение от пользователя конфигурационных данных своего узла. Разбить эти данные на соответствующие конфигурационные параметры и отправить их соответствующему модулю аппаратного уровня. В случае отсутствие и аппаратного модуля (узла) своего собственного MCU (данный модуль подключен на прямую к вычислительному модулю по одному из физических интерфейсов SPI, I2C, UART  и является ведомой периферией для вычислительного модуля), вычислительный модуль повторяет алгоритм хранения и применения параметров как был описано для аппаратный уровня с одним уточнение что данные параметры хранятся во FLASH памяти вычислительного модуля. Данная часть программного обеспечения знает абсолютно все о физических интерфейсах взаимодействия с периферийными модулями.
+  * Взаимодействие с GUI (Модуль взаимодействия с GIU) производится через отправку следующих сообщений:
+	a.	Применить свойство.
+	б.	Выполнить команду.
+	в.	Вычитать состояние
+	г.	Отправить сообщение
+Для такого взаимодействия доступны следующие физические интерфейсы (USB, RS-232/485, Ethernet (LAN, Wi-Fi, GSM), Bluetooth).
+==== Модуль исполнения рецептов ====
 Задача модуля разложить рецепт согласно таблицы рецептов на выполняемые шаги и перечень устройств задействованных в данном шаге.
+==== Конфигурационный модуль ====
+==== Модуль взаимодействия с GIU ====
+===== Аппаратный уровень =====
+Данный уровень относится к модулям, которые имеют свой MCU и взаимодействуют с основным вычислительный модулем. Для данного программного обеспечения характеры следующие свойства:
+.	Самодостаточность: Данное ПО запускается на модуле сразу после подачи питания. Для данных устройств характерно наличие встроенной FLASH памяти хранящей базовые конфигурационные настройки модуля. После подачи питания и вычитывание базовых настроек модуль переходит в выполнению внутреннего алгоритма с мониторингом своих критических ошибок. В зависимости от физического интерфейса связи с вычислительным модулем сообщение о наличие ошибки может выполнять в виде посылки сообщения, либо выставления флага, который будет вычитан вычислительном модулем во время следующего сеанса связи с данным устройством. При этом устройство само может отрабатывать заложенные в него аварийные алгоритмы (требует обсуждения).
+.	 Зависимое: При всей своей самодостаточности устройство полностью зависимо от команд вычислительного модуля. По этим подразумевается следующее: после подачи питания, считывания и применения конфигурации по умолчанию устройство (модуль), переходит в бесконечный цикл ожидания команды от вычислительного модуля с мониторингом своих внутренних состояний. От вычислительного модуля доступны следующие типы команд:
+  * изменить параметр конфигурации периферии модуля или все конфигурацию целиком
+  * вычитать текущую конфигурацию периферии устройства или всего устройства целиком.
+  * выполнить команду (для каждого устройства набор команд и их структура будет индивидуальным). Так как набор параметров у каждого устройства фиксированное число то будет реализован следующий алгоритм хранения этих параметров во FLASH памяти: в определенную область при производстве будет зашиваться базовая конфигурация которая будет защищена от записи (золотая конфигурация). Оставшаяся память будет разделена на равные сегменты в которых будет храниться конфигурация которую будет применять вычислительный модуль (пользователь). При подачи питания модуль будет проверять наличие пользовательской конфигурации в случае ее отсутствия будет производится вычитка (золотой конфигурации).
+.	уникальность. Каждый модуль будет иметь свой уникальный идентификатор (расширение на будущее).
+(отработка данного подхода на модуле управления шаговыми двигателями)
@@ Строка 34: / Строка 111: @@
 .В перспективе также появляется возможность генерирования модели микрофлуидного блока на основании гидравлической схемы, заложенной в модели, с учетом технологических особенностей используемых элементов (по аналогии с алгоритмами трассировки печатных плат по принципиальной схеме)
 Система моделирования должна иметь вложенную систему, основанную на описании элементарных (неделимых) элементов и сборок, описывающих взаимосвязи между составными частями. Деление на части должно быть разбито на модули функционально повторяющиеся в различных анализаторах. Такой подход позволит унифицировать разработку и дальнейшую автоматизацию новых устройств. Общая структура модели приведена ниже:
+ {{ :структура_модели.jpg?nolink |}}
 Пользовательский интерфейс отправляет команды управления в материнскую плату контроллера, где находится модуль исполнения рецептов, обрабатывающий команды и выполняющий рецепты последовательно из сформированной очереди. Во время исполнения рецепта генерируются команды переключения между состояниями виртуальных модулей, соответствующих функциональным подсистемам. Состояния каждой из подсистем описаны в виде элементарных перемещений конкретных исполнительных механизмов, хранящиеся в модулях драйверов и реализующих управляющие сигналы на элементарные исполнительные устройства. Эти сигналы в виде циклограмм импульсов на конкретных разъемах драйверов поступают в модель аналиазтора, которая принимает их на входе и моделирует движение всего устройства. Контроль правильности отработки системы производится при помощи контрольных виртуальных датчиков, определяющих положения и состояния конкретных элементов, модели анализатора (положение кареток, наличие и правильный тип жидкости в трубках и т.п.) и по ответным сигналам в пользовательском интерфейсе.
 После составления модели ее части (рецепты, конфигурация устройств, схема подключения контроллера и прочее) должны иметь возможность либо непосредственного исполнения в ПО реального контроллера или транслироваться в исполняемый промежуточный код (согласовывается на этапе разработки). Это позволит использовать результаты моделирования в реальных устройствах и существенно ускорить и упростить отладку.
@@ Строка 44: / Строка 121: @@
 ===== Девайсы =====
  Девайсом является конечное простое устройство имеющее набор конечных входных и выходных состояний изменяющихся по заложенному алгоритму.
+==== Материнская плата ====
+Девайс материнская плата представляет из себя устройство которое слушает заданный порт (при физическом исполнении к материнской плате подключены драйвера по различным интерфейсам Ethernet, RS-232, RS-485, CAN, USB и т.п.). Структура МП должна содержать интерфейс по которому к ней будут подключатся девайсы (GUI пользователя и драйвера устройств) и входные данные. В случае модели в качестве порта будет выступать TCP сокет (IP адрес и номер порта) который ждет клиентов. В качестве клиентов выступаю драйвера устройств и GUI пользователя. Структура взаимодействия МП с клиентами изображена на схеме.
+==== Драйвер ====
+Драйвер обеспечивает управление
+{{ :структура.jpg?nolink |}}
+=== Описание структуры взаимодействия ===
+По каналу 1 (от GUI) на материнскую плату приходит номер рецепта. Материнская плата получив рецепт раскладывает его на под рецепты согласно таблице рецептов. То есть разбивает рецепт на устройства задействованные в нем и порядок положений для каждого устройства для выполнения заданного рецепта. Так же на материнской плате хранится логика положений согласно которой происходит построение последовательности движений по положениям (пример: двигатель не может перейти из положения 1 в положение 2 пока не откроется клапан, а закрытие клапана возможно только при положении 1 двигателя). Далее по каналу 2 МП посылает на драйвер положение в которое должен перейти его девайс. В свою очередь драйвер содержит в себе таблицу положений согласно которой происходит перевод девайса из одно положения в другое. Драйвер получив номер положения отправляет по каналу 3 действия которые должен выполнить девайс что бы занят требуемое положение. В ответ девайс шлет на драйвер положение в котором он сейчас находиться при получении команды и при достижении требуемого положения. Либо ошибку, если не получилось достичь требуемого положения. Драйвер транслирует на МП положение в котором находится девайс.
 ==== Шаговый двигатель ====