Hệ thống thời gian thực

Hệ thống thời gian thực
NHĨM SV THỰC HIỆN:

Nguyễn Hồng Hùng
Nguyễn Văn Phước Nguyên
Nguyễn Thọ Thành
Lê Văn Viên
Trần Công Truyền

1


I - Giới thiệu chung về hệ thống thời gian
thực
II - Yêu cầu dự án
III - Phương án thiết kế

NỘI DUNG
IV - Semaphore và Mutex
V – Chi tiết về dự án
2


I-GIỚI THIỆU CHUNG

3


• Hệ thống thời gian thực: là 1 hệ thống chỉ cần hồn thành các cơng việc, các tác vụ trong 1
khoảng thời gian cho phép.
• Áp dụng hệ thống thời gian thực và vận chuyển tự động trong nhà máy

4


• Chia làm 2 loại dựa trên tiêu chí đánh giá hậu quả của việc
không đáp ứng ràng buộc về thời gian:
 Thời gian thực cứng (hard real-time):
 Phải tiếp nhận và nắm bắt được scheduling
deadline của nó tại mỗi và mọi thời điểm
 Sai sót sẽ dẫn đến hậu quả khôn lường.

5


Ví dụ về hệ thời gian thực cứng:

6


 Thời gian thực mềm (soft real-time):
 Hệ thống có thể thỉnh thoảng bị trễ mà không
gây ra hậu quả nghiêm trọng
 Giảm độ tin cậy và chất lượng của đối tượng
đối với hệ thống.
• Trên thực tế, có rất nhiều hệ thống phối hợp cả 2 loại trên

7


•Ví dụ về hệ thống thời gian thực mềm:

8


II-YÊU CẦU DỰ ÁN

9


• Yêu cầu dự án: Thiết kế và
xây dựng hệ thống robot có thể
chạy thẳng và tránh chướng
ngại vật có ứng dụng ioT

10


• Ứng dụng hệ thời gian thực với kế hoạch ưu tiên
• Đảm bảo những xử lý khơng vượt q thời gian
cho phép
• Các dịch vụ có thể truy cập vào phần cứng với
khoảng thời gian ngắn nhất

11


Môi trường

12

III – PHƯƠNG ÁN THIẾT
KẾ

13


Cảm biến
phát hiện
zone

Cảm biến
siêu âm

SƠ ĐỒ
KHỐI CỦA
DỰ ÁN

Arduino Uno

Module
Lora
RFM95

STM32F4
NUCLEO

The Thing Network

Động cơ

Cayenne

14


Phương án đo khoảng cách
• Cho xe xuất phát với tốc độ 200
• Khi cảm biến siêu âm phát hiện khoảng cách Ostracle_Distance < 20
• Điều khiển servo có gắn cảm biến siêu âm quay mỗi lần 30 độ, phát hiện vật cản 2 hướng trái
và phải
• So sánh khoảng cách 2 bên, bên nào nhỏ hơn thì sẽ rẽ hướng đó

15


1 . Vi đ i ề u k h i ể n
• Sử dụng vi điều khiển STM32F4
• Thư viện HAL phần mềm miễn phí tồn diện bao gồm
nhiều ví dụ về phần mềm
• Được hỗ trợ bởi nhiều mơi trường phát triển tích hợp (IDE)
bao gồm các IDE dựa trên IAR, Keil, GCC

16


2.Board
• Tên: Arduino Uno
• Sử dụng vi điều khiển ATmega328 (8-bit)
• Nguồn sử dụng: 5VDC (qua MicroUSB hoặc Vin)

• Số chân Digital I/O: 14 (6 chân PWM), Analog: 8 (độ phân
giải 10-bit)
• EEPROM: 1KB
• Kích thước: 1.85cm x 4.3cm

17


2.Module truyền
thơng
• Tên: RFM95
• Nguồn: DC 1.8V ~ 3.7V
•

Cơng suất truyền: 20dBm

• Kháng trở ăng ten: 50 Ohm
•

LoRa 0,018K ~ 37,5Kbps (AT)

• Tốc độ truyền: 200Kbps
• Giao diện dữ liệu: Giao diện SPI
• Tần số hoạt động: 923 MHZ
• Chế độ điều chế: LoRA / FSK / GFSK / 00K
• Khả năng chống nhiễu: IIP3 = -12,5dBm
• Khoảng cách kết nối:> 8000m (AT)

18

3.Cảm biến
I - Cảm biến siêu âm
• Tên: HC-SR04
• Được dùng chủ yếu để đo khoảng cách
• Điện áp làm việc: 5VDC, dịng điện tĩnh: <2mA.
• Tín hiệu đầu ra: tín hiệu logic, mức cao 5V, mức thấp 0V.
• Góc đọc cảm biến: <15 độ.
• Khoảng cách phát hiện: 2-450cm.

19


3.Cảm biến
II
• -  Cảm biến gia tốc
• Tên: GY-521 6DOF IMU MPU6050
• Điện áp sử dụng: 3 ~ 5 Vdc
• Chuẩn giao tiếp: I2C
• Được sử dụng để đo 6 thơng số:
• 3 trục góc quay Gyro có giá trị trong khoảng: , 500,
1000, 2000 degree/second
• 3 trục gia tốc hướng Accelerometer có giá trị trong
khoảng: , 4, 6, 8 g

20


Giãn đồ quy trình
Distance

sensor sr04

Encoder

Photoresistor

STM32F411

Module Lora
RFM95

Arduino
Uno

distance
pulse

SPI

LORA

UART

SPI

LORA

3G
Ethernet
Backhaul

UART

SPI

LORA

3G
Ethernet
Backhaul

Zone 2

pulse
Zone 3

The Thing
Network

UART
Zone 1

pulse

Gateway

Cayenne

3G
Ethernet

Backhaul

21


F r e e RTO S

1

2

3

22


IV – SEMAPHORE VÀ
MUTEX

23


Là một cơ chế khóa

MUTEX

Dùng để ngăn chặn 2 task cùng truy
cập vào 1 tài nguyên tại 1 thời điểm
Cơ chế mutex được dùng trong cả
thiết kế hardware và software.

24


SEMAPHORE

Là một advance mutex dùng để quản lý và bảo vệ tài
nguyên dùng chung
Là một cơ chế báo hiệu trong đó một task ở trạng thái
chờ được báo hiệu bởi một task khác để thực hiện.

Được sử dụng để giao tiếp các sự kiện.

25