Zastosowanie metody odpytywania wielocyklowego w cyfrowych interfejsach szeregowych opartych o architekturę master-slave

摘要

Modern electronic devices use digital serial interfaces to conecting microprocessor and other elements. It allows to use cheap and simple devices and to place them in most correct places. Two or three wires interfaces are used generally. The most popular architecture of that systems is master-slave. That architecture is easy to implement and there is lack of message collisions. In this paper three digital serial interfaces: I~2 Cbus, SPI and 1-Wire based on master-slave architecture are presented briefly. There are the most popular among that kind of digital serial interfaces. Next a model of time analysis in sense of meeting time constrain is shown. Let the time of polling every slaves by a master be called target polling time (TPT). The necessary condition to meet time constrain in a system is the TPT value must meet condition TPT ≤ d_(min), where d_(min) is minimum value of messages deadline in a system. If a system still doesn't meet time constrain a multicycle mechanism as alternative manner to monocycle mechanism should be used in master-slave systems. The monocycle mechanism polls every variable during TPT time. The multicycle method is based on a rule that every variable in a system is polled only once during its period. Three algorithms are shown which generate the polling sequences for multicycle mechanism: a uniform algorithm and two priority algorithms - based on Generalised Rate Monotonic Scheduling and Earliest Deadline First methods. In order to use the multicycle mechanism is necessary to transform periods of variables as follows: the base cycle of multicycle method equals the minimum period, the rest periods are calculated as integer multiple of the minimum period. Variables with the same period after transformation form groups of variable. Algorithms of multicycle mechanism poll variables from these groups as follows: the uniform algorithm from minimum period to maximum, priority algorithms according to assigned priority to groups. The uniform algorithm is the simplest and additional time for performing algorithm is the smallest.%We współczesnych urządzeniach elektronicznych wykorzystuje się połączenia sieciowe pomiędzy mikroprocesorami i innymi elementami układu. Jako architekturę protokołu sieciowego stosuje się najczęściej model master-slave. W artykule omówiono podstawowe zasady funkcjonowania trzech cyfrowych interfejsów szeregowych, pracujących w oparciu o ww. architekturę: I~2 Cbus, SPI i 1-Wire. Następnie przedstawiono uogólniony model analizy czasowej takich systemów pod kątem spełnienia ograniczeń czasu rzeczywistego. Zaprezentowano także model odpytywania wielocyklowego jako alternatywę dla tradycyjnej metody odpytywania jednocyklowego stosowanej w magistralach o architekturze master-slave. Przedstawione zostały trzy algorytmy wytwarzające sekwencję odpytywania wielocyklowego: jednorodny oraz dwa priorytetowe - z użyciem metody Generalised Rate Monotonic Scheduling (GRMS) i Earliest Deadline First (EDF). Dokonano porównania tych trzech algorytmów, przedstawione wnioski zobrazowano przykładem.