Témata
Reklama

Práce v reálném čase s omezenými hardwarovými prostředky

RTX (Real-Time Extension) je optimalizovaný doplněk operačního systému Windows pro práci v reálném čase. RTX je ověřeno v tisících náročných aplikacích, které poskytují zvýšenou výkonnost, kontrolu a rozšiřitelnost, kombinovanou s jedinečnou provozní spolehlivostí. Software je určen pro použití v průmyslové automatizaci, vojenství/letectví, testovacích a měřicích přístrojích, robotice a v mnoha dalších průmyslových odvětvích, kde redukuje systémové náklady a urychluje čas dodávky řešení.

Mezi základní schopnosti a rysy RTX patří:

  • nejmenší potřeba operační paměti (méně než 250 kB);
  • plná kompatibilita s WIN 32 API;
  • podpora 32bitové architektury x86;
  • vývojové studio Microsoft VS 6.0, .NET 2002, .NET 2003, .NET 2005;
  • a mnoho dalších…

Koncem roku 2007 byla uvolněna poslední verze RTX 8.1, která má řadu užitečných vlastností. Nově podporuje sdílený multiprocesor v operačním systému Microsoft Windows Vista, umožňuje pracovat s kratší časovou periodou pod 1 µs a také podporuje obsluhu přerušení MSI/MSI-X (Message Signal Interrupt).

Omezený počet adres přerušení

Alternativou k rekonfiguraci hardwaru je využití mechanismu signalizace přerušení pomocí zpráv (Message Signal Interrupts, MSI), představeného ve specifikaci PCI verze 2.2. MSI nevyužívá fyzických signálů mezi zařízením a řadičem přerušení, místo toho je přerušení vyvoláno zapsáním zprávy do oblasti paměti mapované pro řadič přerušení. Tento způsob zcela odstraňuje závislost na přerušeních signalizovaných linkami IRQ. Zákazníci s novějšími systémy a zařízeními mohou využít výhod MSI a předejít tak problémům s konflikty IRQ.

Základním problémem při řešení konfliktů přerušení jsou hardwarová omezení, jejichž detaily jsou specifické pro použitý hardware. V některých případech neexistuje žádný způsob rekonfigurace systému pro použití s RTX. Postupy uvedené v tomto dokumentu se týkají pouze zařízení připojených pomocí sběrnice PCI.

Úvod do problému

Na většině systémů kompatibilních s PC není příliš mnoho možností pro přiřazení IRQ linek jednotlivým zařízením. Na starších systémech s programovatelným řadičem přerušení (Programmable Interrupt Controller, PIC) je k dispozici maximálně 16 fyzických linek, z nichž je již předem mnoho vyhrazeno pro konkrétní zařízení. Novější systémy s řadičem APIC disponují větším počtem linek (např. 24), přičemž PCI zařízení většinou využívají nové linky nad hranicí původních šestnácti. Nicméně i přes vyšší počet linek není možnost konfigurace lepší, protože obvykle jsou pro všechna PCI zařízení v systému k dispozici pouze 4 fyzické linky přerušení, které jsou cyklicky přiřazeny jednotlivým PCI paticím a vestavěným zařízením, která nelze přesunout.

Pro zmírnění omezení počtu linek přerušení je PCI hardware navržen tak, aby umožnil sdílet linky s ostatním zařízeními. Problém však nastává v okamžiku, kdy operační systém musí zjistit, které ze zařízení sdílejících stejnou linku přerušení vyvolalo. Tímto vzniká latence, která může negativně ovlivnit výkon zařízení. Microsoft proto nedoporučuje sdílení přerušení a pokládá jej za nutné zlo.

Dle doporučení společnosti Microsoft tedy RTX momentálně nepodporuje sdílení přerušení se zařízeními z Windows. To znamená, že linky přerušení využívané v RTX musí být k dispozici pro exkluzivní použití. Hledání nesdílené linky často vyžaduje fyzické vyjmutí zařízení a/nebo zakázání jiných Windows zařízení. S využitím Správce zařízení a dalších nástrojů, jako je např. PCIScope, lze lépe analyzovat možnosti rekonfigurace. Rozšiřující PCI karty mají obvykle širší možnosti nastavení než hardware integrovaný na základní desce systému. Poslední možností je zakázání zařízení, která sdílejí společnou linku přerušení, nebo přesunutí zařízení do jiného slotu.

Řešení konfliktů

Potíže způsobené konfliktem přerušení lze vyřešit přemístěním karty do jiného PCI slotu, kde není požadované IRQ sdíleno s jinými zařízeními, nebo zakázáním ostatních zařízení, která používají stejnou linku přerušení. Nicméně tato metoda „pokus a omyl“ stejně nemusí v konečném důsledku vést k řešení, protože příčina problému spočívá v omezení použitého hardwaru a jeho zapojení. S použitím vhodných nástrojů, které dokáží zobrazit zapojení systému, lze získat dostatek informací pro rozhodnutí, která zařízení přesunout nebo zakázat. V tomto dokumentu je popsáno použití Správce zařízení a PCIScope, jednoduchého nástroje pro zobrazení detailních informací o PCI zařízeních a uspořádání systému.

Správce zařízení

Je nutné poznamenat, že některá zařízení se nemusí ve Správci zařízení zobrazit (typicky zařízení integrovaná na základní desce počítače a některá zastaralá zařízení na sběrnici ISA). V takových případech lze využít nástroj PCIScope, který zobrazí všechna zařízení v systému.

PCIScope

Stejně tak jako v případě Správce zařízení je i v tomto případě vidět, že IRQ 10h je využíváno několika zařízeními současně. Toto přerušení by tedy opět nebylo vhodné pro exkluzivní použití v RTX.

Poznámka: PCIScope ukazuje čísla IRQ v hexadecimální soustavě, zatímco Správce zařízení užívá decimální hodnoty. IRQ 10h v PCIScope je tedy ekvivalentní IRQ 16 ve Správci zařízení.

Dalším velice užitečným zobrazením je schéma propojení IRQ linek mezi různými PCI zařízeními a řadičem přerušení, které se zobrazí po klepnutí na příslušnou ikonu na spodní nástrojové liště. Každé lince přerušení je na schématu přiřazena jiná barva, takže zařízení, která sdílejí přerušení, jsou na schématu propojena čárou stejné barvy.

Poznámka: V diagramu jsou zobrazeny pouze informace o sběrnicích, na kterých jsou připojeny PCI karty. Pro zobrazení všech sběrnic lze dočasně zasunout karty do neobsazených slotů.

Reklama
Reklama
Reklama
Zpráva v dialogu RTX PCI Device Properties indikuje, že vyžadované IRQ není k dispozici pro exkluzivní využití.

Ukázkový příklad

Předpokládejme, že chceme nakonfigurovat síťový adaptér Intel PRO/100 pro použití v RTX. Bohužel toto není možné, protože adaptér sdílí přerušení s dalšími zařízeními, což potvrzuje i zpráva v dialogu RTX PCI Device Properties.Předpokládejme, že chceme nakonfigurovat síťový adaptér Intel PRO/100 pro použití v RTX. Bohužel toto není možné, protože adaptér sdílí přerušení s dalšími zařízeními, což potvrzuje i zpráva v dialogu RTX PCI Device Properties.

PCIScope zobrazuje informaci, že řadič VIA Fire II využívá IRQ 13h a je umístěn v rozšiřujícím slotu (PCI Slot 4). Je tedy vhodným kandidátem na přesun.

Stavová zpráva (Status) a nastavení prostředků (Disposition) mají následující význam:

  • zařízení je konfigurováno pro exkluzivní použití, ale požadované prostředky nejsou dispozici;
  • plug-and-play manažer systému Windows přidělil adaptéru přerušení, které sdílí i jiná zařízení.

Adaptér využívá IRQ 10h. Několik dalších zařízení sdílí stejnou linku. Přemístění nebo zakázání všech těchto zařízení však není možné. Umístění (Location) PCI Slot 5 indikuje, že se adaptér nachází v rozšiřujícím slotu. Prozkoumáním dalších zařízení na sběrnici 04h se ukáže, že jsou všechna umístěna v rozšiřujících slotech. V dalším kroku se tedy podíváme, jaké linky přerušení tato zařízení používají a zda jsou vhodnými kandidáty pro záměnu s adaptérem Intel PRO/100. Začněme řadičem IEEE-1934 firewire VIA Fire II.

Řadič VIA Fire II využívá IRQ 13h, a protože je umístěn v rozšiřujícím slotu (PCI Slot 4), je vhodným kandidátem na přesun. V následujícím kroku tedy zjistíme, zda je přerušení IRQ 13h sdílené, nebo ne.

Proto se vrátíme k souhrnným informací o přerušeních, kde se soustředíme na informace o IRQ 13h. Jak je z tohoto přehledu vidět, řadič VIA Fire II je jediným zařízením, které využívá tuto linku přerušení. Tímto se potvrdil předpoklad, že je toto zařízení vhodným kandidátem na přemístění.

Alternativní metodou je využití diagramu propojení IRQ linek. Protože schéma zapojení může být poněkud nepřehledné, byl obrázek upraven tak, že zobrazuje pouze fialové čáry pro IRQ 13h a červené čáry IRQ 10h. Řadič IEEE-1394 je jediným zařízením používajícím IRQ 13h. V tomto bodě tedy již víme, že zařízení VIA Fire II je instalováno v rozšiřujícím slotu a využívá nesdílené přerušení IRQ 13h. Tyto vlastnosti z něj dělají ideálního kandidáta na záměnu, a proto přesuneme adaptér Intel PRO/100 do slotu, kde je nainstalován řadič VIA Fire II a obráceně.

Po přemístění karet a restartování počítače PCIScope ukazuje, že adaptér Intel PRO/100 nyní využívá přerušení IRQ 13h, které nesdílí s žádným jiným zařízením. Zato řadič IEEE-1394 firewire VIA Fire II se podle očekávání přesunul na linku IRQ 10h, kterou sdílí s několika dalšími zařízeními.

A konečně i dialog vlastností zařízení RTX PCI Device Properties pro adaptér Intel PRO/100 neupozorňuje na žádný konflikt a informuje, že hardware je připraven na použití v RTX.

V tomto poměrně jednoduchém případě bylo možné přesunout zařízení, které jsme chtěli využít v RTX, do jiného slotu. V některých případech však nelze žádným způsobem přesunout zařízení tak, aby se uvolnila linka přerušení pro exkluzivní využití. V takových situacích můžete pomocí nástroje PCIScope přesně určit, z jakého důvodu nelze problém odstranit. Také zjistíte, zda můžete využít podporu mechanizmu MSI v RTX pro vyřešení potíží způsobených omezeným počtem linek přerušení.

Diagram propojení IRQ linek. Pro přehlednost jsou zobrazeny pouze fialové čáry pro IRQ 13h a červené čáry IRQ 10h.

Další nástroje

Mechanismus přerušení MSI

Stále více nových zařízení podporuje mechanismus MSI, a tak jen starší zařízení využívají k signalizaci přerušení vyhrazené linky. Moderní operační systémy MSI podporují, Microsoft představil podporu MSI ve Windows Vista. RTX podporuje MSI od verze 8.1 na operačních systémech Windows 2000 a novějších. Hardware s podporou MSI vám značně zjednoduší konfiguraci zařízení v RTX. Jestliže máte v plánu pořídit pro RTX nový hardware, měli byste zvážit výběr komponent, které MSI podporují.

Jestliže zařízení podporuje mechanismus MSI, Windows Vista (stejně jako RTX 8.1) jej automaticky využijí – není třeba nic ručně nastavovat. Můžete použít Správce zařízení nebo program PCIScope, abyste zjistili, zda zařízení může používat MSI.

Použití Správce zařízení k ověření, zda zařízení podporuje MSI:

1. spusťte Správce zařízení;

2. z nabídky Zobrazit vyberte Prostředky podle typu, a pak rozbalte řádek Požadavek přerušení (IRQ). Zobrazí se okno, kde záporná čísla IRQ indikují, že zařízení využívá MSI.

Pro určení, zda hardware podporuje MSI, můžete rovněž použít PCIScope, který dokáže také zobrazit specifické informace o MSI funkcích vybraného zařízení.

Michaela Suchanová

dataPartner

www.datapartner.cz

suchanova@datapartner.cz

Reklama
Vydání #3
Kód článku: 80314
Datum: 19. 03. 2008
Rubrika: Trendy / Automatizace
Autor:
Firmy
Související články
Platforma pro edgecomputing a průmyslový internet věcí

Systém FIELD (FANUC Intelligent Edge Link and Drive) je platforma určená pro propojení provozních zařízení, která umožňuje rychlý a spolehlivý přístup k výrobním datům s cílem využít je k naplnění koncepce chytré, propojené výroby. Dovoluje realizovat edge computing, tedy shromažďovat a zpracovávat data přímo v provozu, nikoliv až v cloudu, a umožňuje tak činit rozhodnutí, která se týkají jednotlivých strojů a zařízení, mnohem rychleji než u cloudových aplikací. Přitom zůstává zachována možnost, nikoliv povinnost, předem zpracovaná data přenášet k centralizovanému zpracování v informačním systému podniku nebo v cloudu. Účelem je nejen monitorovat, ale i aktivně zasahovat do výrobního procesu ve smyslu regulační smyčky se zpětnou vazbou.

Školní robot pro výuku automatizace

Vzdělávání žáků pro život v první polovině 21. století, v naší tzv. industriální civilizaci.

Strojírenská firma sází na kolaborativní aplikaci

FT-Produktion, švédská strojírenská firma se zákazníky z automobilového, stavebního a nábytkářského průmyslu, zvýšila svou produktivitu díky robotickému řešení obsahujícímu dva uchopovače RG2 od společnosti OnRobot. Kolaborativní aplikace pomohla výrobci zvýšit produktivitu, zkrátit dodací lhůty a přijímat objednávky o mnohem větších objemech.

Související články
Demystifikace kolaborativních průmyslových robotů

Mezinárodní federace robotiky (IFR, International Federation of Robotics) zveřejnila v prosinci 2018 zprávu nazvanou Demystifikace kolaborativních průmyslových robotů (Demystifying Collaborative Industrial Robots), která se snaží nalézt odpověď na otázku současné a budoucí úlohy kolaborativní robotiky. Níže uvádíme překlad podstatné části zprávy, kterou nám poskytl jeden ze členů IFR - společnost FANUC.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Doživotní přesnost servopohonů s dutou hřídelí

Požadavky, se kterými se obor pohonné techniky dlouhodobě setkává, jsou velmi různorodé. Kompaktnost a velký výkon se jako klíčové atributy staly standardem v mnoha aplikacích. Zástavbový prostor, který je k dispozici, je stále zmenšován, avšak požadavky na výkon zůstávají buď stejné, nebo se zvyšují. Stále rostoucí globální konkurence vyžaduje trvalou optimalizaci výkonu.

Roboty řeší nedostatek zaměstnanců v průmyslu

Od svého uvedení na trh v roce 2010 dodala společnost KUKA více než 100 000 robotů řady KR Quantec. Důvodem zájmu o ně je jejich vysoká spolehlivost a univerzálnost s širokým spektrem aplikací.

Když jde o prostor…

Současné trendy směřují k mnohem větší míře využití elektroniky než doposud. To je hlavní, nikoliv však jediný důvod, proč se množí automatizace výroby menších zařízení, jakými jsou například mobilní telefony, tablety i ostatní elektronika. Ale nejde jen o ni, ale i o laboratoře, farmacii apod.

Automatická obsluha mezioperačního skladu

Důvodem pro nasazení automatu v obsluze skladu polotovarů v jičínském závodě Continental Automotive Czech Republic je speciální klima. Brzdové komponenty z plastů musejí po určitou dobu schnout a dozrávat za přísných teplotních, a hlavně vlhkostních podmínek, které nejsou vhodné pro delší pobyt člověka.

Zerobot - efektivní způsob automatizace

V minulém příspěvku (www.mmspektrum.com/180112) jsme popsali tzv. nulový bod upínání (Zero point systém). Ukazuje se, že při dnešních trendech, kdy automatizace a zejména pak robotizace opět zažívají velkou renesanci, je výhodné spojit Zero point systém a robot. O trendech takového spojení pojednává tento příspěvek.

Pro ergonomickou obsluhu strojů

Optimální ergonomie je na pracovišti nezbytná. Stroje nejenže musejí splňovat bezpečnostní požadavky, ale musejí také být navrženy tak, aby jejich obsluha byla co nejsnadnější a bez námahy. Ovládací panely na strojích proto musejí být flexibilní a snadno polohovatelné prostřednictvím systémů nosných ramen.

Vše je uvnitř!

Pokud potřebujete elektrický pohon a uvažujete o tom, zda máte dostatečné kapacity a čas na řešení své aplikace, je na místě uvažovat o elektrickém pohonu EMCA od firmy Festo.

Novinky ve vývoji řídicího systému SandRA

Společnost ZAT každoročně představuje novinky ve vývoji českého řídicího systému SandRA. Nač se zaměří letos? „V roce 2016 jsme se věnovali vývoji a posílení vizualizace a komunikace, letos cílíme na kybernetickou bezpečnost a rozvoj aplikací a služeb směrem k Průmyslu 4.0,“ říká Pavel Kulík, ředitel útvaru Technický rozvoj společnosti ZAT a.s.

Budoucnost patří spolupráci člověka s robotem

Automatizaci si lze z dnešní výroby jen stěží odmyslet. V mnoha případech jsou její jednotlivé stupně zaváděny plynule. Průmyslové roboty postupně přebírají různé nové úkoly a spolupracují stále těsněji s člověkem. Spolupráce člověk–robot (Human-Robot-Collaboration – HRC) se tak stává nedílnou součástí automatizace.

Monitoring výroby přinesl vyšší produktivitu

Společnost Kopos Kolín patří mezi tradiční české elektroinstalační podniky působící řadu desetiletí na českém trhu. Firma se před časem rozhodla implementovat do výroby systém Plantyst, který spojuje monitorování technologií a jednoduchý shop floor management do jednoho nástroje. Výsledkem byl výrazný nárůst produktivity a přesné informace o stavu výroby.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit