Analiza możliwości realizacji inteligentnego systemu sterowania oświetleniem w oparciu o

mikrokontroler z systemem operacyjnym czasu rzeczywistego i interfejsem TCP/IP

Promotor: Dr inż. Grzegorz Wróbel Lorek PrzemysławMarchewka Łukasz

WstępPraca ma na celu analizę możliwości wykorzystania

systemu operacyjnego czasu rzeczywistego do sterowania oświetleniem.

Nasz układ będzie umożliwiał prostą kontrolę oświetlenia wykorzystując czujniki ruchu oraz natężenia światła.Oświetlenie zostanie załączone tylko wtedy, gdy aktywowany jest czujnik ruchu, a jednocześnie czujnik światła nie zarejestruje odpowiedniego natężenia. Jeżeli natężenie światła będzie wystarczające to czujnik światła wyłączy lampę, nawet w przypadku aktywowania czujnika ruchu.

Ponadto nasz układ będzie miał możliwość : włączanie światła (wolne rozświetlanie) po wykryciu

ruchu włączanie światła w ustalonej sekwencji sceny świetlne utrzymywanie stałego natężenia światła czujniki obecności – system wyłączy oświetlenie jeśli

w dane pomieszczenie będzie puste przycisk oczekujący OFF, wyłączający wszystkie

grupy oświetleniowe sterowanie wieloma obwodami jednocześnie

Systemy czasu rzeczywistegoSystem czasu rzeczywistego jest analizowany w

kontekście dwóch współdziałających procesów: otoczenie i system komputerowy, przy czym działanie tego ostatniego dodatkowo uzależnione jest od czasu

System czasu rzeczywistego według standardu IEEE / ANSI

System czasu rzeczywistego – system komputerowy, w którym obliczenia są wykonywane współbieżnie z procesem zewnętrznym (otoczeniu) w celu sterowania, nadzorowania lub terminowego reagowania na zdarzenia występujące w tym procesie.

IEEE - Institute of Electrical and Electronic Engineers,

ANSI – American National Standards Institute

Wymagania stawiane systemom czasu rzeczywistego:Terminowość,Przewidywalność czyli determinizm czasowy, Ciągłość czasowa,Współbieżność,Zależność od otoczenia,Niezawodność

System czasu rzeczywistego a system operacyjny czasu rzeczywistego

Systemem czasu rzeczywistego (ang. real-time system) zawiera wszystkie elementy tj. hardware, system operacyjny oraz aplikacje, które są potrzebne aby spełnić odpowiednie wymagania. System operacyjny czasu rzeczywistego (ang. real-time operating system) natomiast jest tylko jednym z elementów kompletnego systemu. Musi on dostarczać odpowiedniej funkcjonalności aby cały system mógł sprostać stawianym mu wymaganiom.

Przykłady systemów operacyjnych czasu rzeczywistegoQNX,eCOS

VxVorks, RTLinux,LynxOSPheonixRTOS

System eCOSSystem operacyjny eCOS (Embedded Configurable

Operating System) jest systemem czasu rzeczywistego, napisanym w języku C/C++ a najniższa warstwa bezpośrednio w asemblerach dla odpowiednich mikroprocesorów.

Wstępne dyskusje na temat konstrukcji systemu eCos prowadzone były na początku wiosny 1997 roku. Za główny cel postawiono sobie wprowadzenie na rynek taniego a zarazem bardzo wysokiej jakości systemu. Rozumiejąc potrzeby rynku, w 1998 roku firma Red Hat Inc., która wspiera także GNU/Linux rozpoczęła pracę nad systemem eCOS, który miał być pierwszym systemem typu open source do zastosowań wbudowanych.

Diagram modułów funkcjonalnych systemu eCOS

System składa się z modułów, z których można wyróżnić kilka podstawowych grup:

HAL (Hardware Abstraction Layer) – warstwa odpowiedzialna za dostarczenie w miarę prostego interfejsu do sprzętu na możliwie najniższym poziomie. Jest zrealizowana jako makra języka C i jako taka właściwie nie musi być używana przez programistę piszącego aplikację w systemie eCOS,

Jądro – system eCOS jest wielozadaniowym systemem z wywłaszczeniem. Jądro zajmuje się obsługą wątków, szegregowaniem i synchronizacją zadań,

Sterowniki – fragmenty kodu pozwalające na dostęp do peryferyjnych urządzeń we/wy w zunifikowany spodób. Każde urządzenie powinno mieć swój osobny sterownik, który wnosi obsługę przerwań, rezerwuje pamięć na bufory i dostarcza funkcjonalności,

Biblioteki standardowe – fragmenty kodu, dostarczające funkcjonalności dla standardu języka C,

Biblioteki dodatkowe – fragmenty kodu dostarczające dodatkowej funkcjonalności, np. programowy stos TCP/IP, kompresja/ dekompresja ZIP, itp..Istnieje wiele platform, na których Ecos został uruchomiony. Jest to system wieloplatformowy IA32,ARM, PowerPC, MIPS, ARM3x, V8x, SPARC,który może zostać łatwo przeniesiony na nowe architektury sprzętowe i do konkretnych potrzeb ze względu na małą złożoność i dostępność kodu źródłowego. Ponad to szczególną zaletą systemu eCOS jest to, że jest on całkowicie darmowy.