Práctica 6: Diseño De Un Sistema Scada

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Práctica 6: Diseño de un sistema SCADA UNIVERSIDAD DE CANTABRIA Objetivos: • Realizar el diseño de una aplicación de tiempo real basada en un sistema de adquisión de datos SCADA y validarlo mediante el análisis del modelo MAST Descripción: • Modelar el sistema con MAST tanto en su versión monoprocesadora como distribuida • Estimar los tiempos de peor caso del sistema y realizar el análisis de sensibilidad • Explicar las posibles diferencias en los resultados obtenidos para las versiones monoprocesadora y distribuida • El sistema SCADA presenta las siguientes características: © Michael González Harbour, Héctor Pérez 15/Apr/14 GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL FACULTAD DE CIENCIAS 1 Práctica 6: Architecture UNIVERSIDAD DE CANTABRIA Tr_Display 1s pu read mp _te g v _a get em p measmnt buffer 100 ms sensor ISR read_sensor t _t display _a v g screen get_ reco rd 50 ms check ord _rec write IRQ Tr_check 50 ms sensor GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL read_ke y kbd ISR IRQ Tr_Read FACULTAD DE CIENCIAS wr ite © Michael González Harbour, Héctor Pérez 15/Apr/14 keyboard 2 Práctica 6: Transactions UNIVERSIDAD DE CANTABRIA Tr_Read • initiated by active sensor through IRQ • periodic, T=100ms • involves read_sensor by ISR, and read task that invokes put_temp and other instructions • D=1ms Tr_Display • Initiated periodically, T=1s • executes get_avg_temp, write_avg and other instructions • D=100 ms GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL FACULTAD DE CIENCIAS © Michael González Harbour, Héctor Pérez 15/Apr/14 Práctica 6: Transactions (cont’d) 3 UNIVERSIDAD DE CANTABRIA Tr_Check • initiated by operator through keyboard IRQ • assume keyboard controller limits max keys: sporadic event, MIT=50ms • the check task protects the timing - alternative 1: polling task with Tpoll=50 ms; initiated by sporadic event (’C’ pressed) with MIT=50ms - alternative 2: sporadic server task with Tpoll=50 ms, budget=WCET; initiated by sporadic event (’C’ pressed) with MIT=50ms • check task executes get_record, write_record, and other instructions • D=20ms GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL FACULTAD DE CIENCIAS © Michael González Harbour, Héctor Pérez 15/Apr/14 4 Práctica 6: Data for the analysis Trans Tr_Read Tr_Display Tr_Check Task C(ms) sensor_ISR 0.004 read 0.500 display kbd_ISR 3.800 0.004 check 8.100 Shared object Operation measmnt_buffer screen GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL FACULTAD DE CIENCIAS UNIVERSIDAD DE CANTABRIA T, MIT(ms) D(ms) 100 1 1000 100 50 20 C(ms) put_temp 0.030 get_avg_tmp 0.010 get_record 0.030 write_avg 0.700 write_record 4.900 © Michael González Harbour, Héctor Pérez 15/Apr/14 5 Práctica 6: Platform features UNIVERSIDAD DE CANTABRIA The execution platform has the following features: • Range of priorities supported - Levels 1-30 for tasks - Levels 31-32 for interrupts • Platform overhead model Overhead ISR switch 0.010 Alarm clock overhead 0.003 Context switch 0.010 GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL FACULTAD DE CIENCIAS C(ms) © Michael González Harbour, Héctor Pérez 15/Apr/14 6 Práctica 6: Distributed architecture CPU-1 UNIVERSIDAD DE CANTABRIA CAN-Bus Tr_Display read remote mp _te avg _ t ge temp message display measmnt buffer 100 ms pu wr it e_ av g screen get_ r sensor ISR read_sensor p tem t_ 50 ms ecor d check w r ite _rec ord Tr_check IRQ read 50 ms sensor read_ke y kbd ISR IRQ Tr_Read © Michael González Harbour, Héctor Pérez 15/Apr/14 GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL FACULTAD DE CIENCIAS Transaction Tr_Read Task 0.400 read 0.100 Value Throughput 1 Mbit/s Blocking time in CAN Bus = 1 large message 0.130 ms Packet overhead in CAN Bus = packet header 66 bits Send ISR operation for CAN Bus 0.010 ms Rcv ISR operation for CAN Bus 0.015 ms Temp_message (payload) 100 bits GRUPO DE COMPUTADORES Y TIEMPO REAL © Michael González Harbour, Héctor Pérez 15/Apr/14 UNIVERSIDAD DE CANTABRIA C(ms) read_remote Network Features keyboard 7 Práctica 6: Additional Data for the Distributed Analysis FACULTAD DE CIENCIAS CPU-2 1s 8