Report
Способ синхронизации группы разнотипных микроконтроллеров с управлением временем синхронной работы
| Title: | Способ синхронизации группы разнотипных микроконтроллеров с управлением временем синхронной работы |
|---|---|
| Publisher Information: | Системы управления, связи и безопасности, 2019. |
| Publication Year: | 2019 |
| Subject Terms: | тактовый генератор, real time clock, microcontroller, computing architecture, часы реального времени, oscillator, синхронизация, вычислительная архитектура, микроконтроллер, pulse width modu-lation, synchronization, широтно-импульсная модуляция |
| Description: | Актуальность работы: современные радиоэлектронные средства (РЭС) состоят из боль-шого количества электронных компонентов, одними из которых являются микроконтроллеры (МК). Широкое распространение МК получили за счет миниатюризации и сочетания в одном кристалле функций процессорного и периферийных устройств. Использование нескольких МК для решения об-щей задачи и работы с большим количеством периферийных устройств приводит к задаче синхро-низации работы группы МК. Цель работы – разработать программно-аппаратный способ синхро-низации работы группы МК различных вычислительных архитектур, функционирующих на различ-ных системных частотах, с возможностью контроля синхронной работы с общим периодом рабо-ты для всех МК. Новизной работы является возможность синхронизации группы МК, используя обработчики внешнего прерывания, не внося дополнительные аппаратные изменения в РЭС, с воз-можностью добавления нового МК в синхронизируемую группу без дополнительных аппаратно-программных изменений. Результат: разработанный способ позволяет синхронизировать работу различных вычислительных систем, таких как МК, системы на кристалле, программируемые логи-ческие интегральные схемы, системы на модуле и др. вычислительные средства. Способ позволяет выполнение каждым МК в заданном промежутке времени отдельной задачи (кода) синхронно в группе МК разной архитектуры, вне зависимости от частоты работы каждого МК. Использование общей шины сброса МК позволяет восстановить синхронную работу в случае сбоя. Использование общей шины сброса счетчика импульсов синхронизации позволяет избежать накопления ошибки при подсчете и минимизировать время ожидания готовности всех МК перед выполнением синхронной работы. Практическая значимость: синхронизация группы вычислительных средств (МК, ПЛИС, СнК, SoM), работающих на разных системных частотах и выполняющих общую задачу, а также масштабируемость системы. Предложенный способ синхронизации может быть применен в раз-работке сложных (комбинированных) систем управления, в процессе работы которых задействова-но несколько вычислительных средств, например, в робототехнических комплексах, автоматизиро-ванных системах управления технологическими процессами, беспилотных летательных аппаратах, измерительных приборах, интернете вещей, сенсорных сетях и других областях. При этом, такой способ синхронизации является надежным с точки зрения защищенности информации об устрой-стве системы и позволяет скрыть подробную техническую информацию: какие модели и сколько вычислительных средств работает синхронно, какие задачи выполняют остальные вычислительные средства в момент синхронизации, синхронно или асинхронно происходит процесс работы. Приме-нение методов реверсивной инженерии и изучение программного кода отдельно взятого вычисли-тельного средства не даст подробной информации, поскольку необходимо применение методов ре-версивной инженерии ко всему (комплексу) разработанного устройства. The relevance of the work: Modern radio electronic facilities (REFs) consist of a large number of electronic components, some of which are microcontrollers (MCs). MCs are widely spread due to miniaturi-zation and combination of processor and peripheral devices functions in one crystal. Use of several MCs for solving a general task and working with a large number of peripheral devices leads to the problem of the MCs group work synchronization. The aim of the work is to develop a hardware-software method of syn-chronization of the MCs group work with a possibility to control synchronous work with the general period of work for all MCs. MCs can have different computing architectures functioning at different system fre-quencies. Novelty: synchronization of the MCs group using external interrupt handlers, without making ad-ditional hardware changes in the REFs with the possibility of adding a new MCs to the synchronized group without additional hardware and software changes is the novelty of the work. Results: the developed method allows to synchronize the work of various computer systems, such as MCs, systems on a crystal, program-mable logic integrated circuits, systems on a module, etc. computing tools. This method allows each MC to perform a separate task (code) synchronously in the MC group of different architectures, regardless of the frequency of each MC. Using the common MC reset bus allows to restore synchronous operating if a failure happens. Using the common bus to reset the synchronization pulse counter, allows to avoid the accumulation of counting errors and to minimize the waiting time for all MCs to be ready before synchronous operation. Practical relevance: synchronization of a group of computational tools (MC, FPGA, SoC, SoM) working on different system frequencies, performing a common task, as well as the scalability of the system. The pro-posed method of synchronization can be used in the development of complex (combined) control systems, in the work process of which two or more computing tools are involved, for example, in robotic systems, dis-tributed control systems, unmanned aerial vehicles, measuring instruments, Internet of things, sensor net-works and other areas. At the same time, this method of synchronization is reliable, if we speak about the system structure information security, and allows you to hide detailed technical information, for example, models type and quantity of synchronously working computing means, kind of tasks at the time of synchroni-zation which other computing means perform and working mode: synchronous mode or asynchronous mode . Application of the reverse engineering methods and study of the program code of a separate computational mean can’t give detailed information. As it is necessary to apply the reverse engineering methods to explore the developed devices in general. |
| Document Type: | Research |
| DOI: | 10.24411/2410-9916-2019-10304 |
| Accession Number: | edsair.doi...........c2ec69b848c7d5060bfaadae982237dd |
| Database: | OpenAIRE |
| DOI: | 10.24411/2410-9916-2019-10304 |
|---|