_SETI (Сеть на основе нейрочипа), страница 4

Описанная выше структура передачи сигнала ведет к формированию определенного алгоритма работы программы. Исходя из данной структуры программа была разбита на две части:

1-ая часть является счетчиком которая считает количество импульсов подаваемых на 5 вход микросхемы NC SLAVE A. Это производится путем подсчета чередования нулей и единиц на данном входе за определенный промежуток времени.

2-ая часть является анализатором, т.е. анализируется поступающая информация с большого количества датчиков (+нейрочип). Данные считываются каждые 100мкС. Если доходя до условия превышения порога в 50 импульсов, что соответствует скорости ветра в 50м/с, эти данные выделяются и после дополнения к ним времени передаются в линию передачи RS232C.

Есть так же дополнительная часть для программирования NC в SLAVE A mode. Т.е. для того, чтобы не было нарушений в работе нейрочипов необходимо определить приоритеты в их работе, т.е. SLAVE A имеет приоритет ниже, чем

Выводы.

Таким образом мы имеем конкретную задачу и способ ее решения. В главе 2 будет рассмотрена ее реализация на языке NEURON C.

2. Разработка программы.

1. Структура программы с описанием

При анализе устройства была выбрана такая структура при которой схема была разделена на две части программирование которых ведется отдельно через выводы CP0…CP4 каждого из нейрочипов, данная структура позволила не только уменьшить размер программ для программирования нейрочипов, но и упростить сам непосредственный процесс программирования и уменьшить затрат времени на тестирование чипа и объема его ПЗУ. Для этого вся программа была разбита на отдельные модули, каждый из которых определяет свою область работы, первая выполняет стандартную загрузку нейрочипа в SLAVE A mode, вторая загружается в данный чип и выполняет пересчет импульсов поступающих на его вход и передачу данных в интерфейс RS485 и третья часть(основная) выполняет обработку сигнала поступающего со всех нейрочипов типа SLAVE A включенных в LonWorks протокол .

1-ая часть стандартным методом переводит нейрочип в SLAVE A mode. Это необходимо для уменьшения уровня его приоритета, чтобы информация поступающая со всех нейрочипов данного вида не вступала в конфликт при выходе из интефейса RS 485, т.к. это приведет к ошибкам при пересылке данных и неправильной работе обрабатывающего нейрочипа.

2-ая часть является счетчиком которая считает количество импульсов подаваемых на 5 вход микросхемы NC SLAVE A. Это производится путем подсчета чередования нулей и единиц на данном входе за определенный промежуток времени.

3-ая часть является анализатором, т.е. анализируется поступающая информация с большого количества датчиков (+нейрочип). Данные считываются каждые 100мкС. Если доходя до условия превышения порога в 50 импульсов, что соответствует скорости ветра в 50м/с, эти данные выделяются и после дополнения к ним времени передаются в линию передачи RS232C.

1. Структура модулей.

1-ый модуль состоит из процедуры стандартных команд в ходящих в пакет поставки нейрочипа фирмы Motorola.

2-ой модуль состоит из процедуры pragma enable_io_pull-ups которая является счетчиком по входу 5 через каждые 100мкС данные выводятся в линию связи.

3-ый модуль состоит из следующих процедур :

а) pragma scheduler_reset // процедура сброса

б) pragma enable_io_pull-ups // процедура подчета импульсов (описана выше)

в) pragma num_addr_table_entries 1 //процедура добавления временных данных к уже имеющимся

г) pragma one_domain // главная процедура ( объединение всех остальных)

д) pragma app_buf_out_priority_count 0 // процедура обнуления буфера

е) pragma net_buf_out_priority_count 0 // процедура обнуления счетчика

.

1. Описание интерфейса

1. Человеко–машинный интерфейс

Человеко-машинный интерфейс можно считать «историей, не имеющей конца». Это – модель, которая будет совершенствоваться вместе с ростом знаний человека о своем собственном поведении, восприимчивости и ответных реакциях. Fieldbus –система- это система датчиков и исполнительных механизмов. Для того чтобы люди, обслуживающие устройства, машины и т.д., могли быстрее, лучше, эффективнее работать с ними, придется «прощупать многие каналы». В будущем интерфейсе человек-машина основные задачи возьмут на себя, наряду с клавиатурой и возможными камерами, микрофоны, датчики вкуса, запаха и температуры, молниеносно реагирующие на любые действия человека.

1. Обработка ошибок

Обработка ошибок происходит посредствам внутренней защиты NC. Перепады напряжения определяются блоком MC33164, который приостанавливает работу NC. Запуск происходит через интервал установленный

Выводы

Таким образом мы имеем готовые программы на языке NEURON C. В следующей главе будут описаны результаты тестирования и работы программы.

3. Результативная часть

3.1. Тестирование программы.

3.1.1. Выбор методики тестирования.

Выбор методики тестирования сложная задача, которая ставится перед программистом и может повлиять на дальнейшее развитие программного продукта, его усовершенствование. Цель тестирования выявить ошибки программы еще на начальном этапе, до его распространения. Для этого были разработаны специальные методы тестирования : восходящее и нисходящее тестирование, V –тестирование, тестирование по принципу черного и белого ящика.

Каждый из данных методов имеет свою специфику и направлен на устранение определенных видов ошибок, но каждый метод отличается по принципу своей реализации. Так, например, V-тестирование проводится с редактированием программы, так как в данном тестировании блокируются определенные блоки программы , а остальные тестируются. В методе тестирования по принципу черного или белого ящика программа не претерпевает ни каких изменений, но возможно, что это тестирование может привести к зависанию компьютера или другим сбоям в системе, т.к. принцип действия этого метода заключается в максимальной загрузке программы, заполнения всех полей, ввод неверных данных не зная, что и куда попадет , как бы в темноте ( черный ящик) или открыто (белый ящик). Восходящее и нисходящее тестирование очень похоже на V-тестирование, только в отличии от него выбирается конкретное направление тестирования, от большого ( основного блока к меньшим ( процедуры, функции) или наоборот, от меньших к большим . При этом одни блоки заменяются заглушками, а другие тестируются. В нашем случае провести какой-то из данных методов возможно только по отношению к программе, для тестирования же устройства необходимо тестировать его производительность или имитировать данное устройство.

3.1.2. Описание методики тестирования.

Для проведения анализа производительности систем, еще не реализованных в виде конкретных устройств, решающее значение имеет метод имитации. Под имитацией понимается создание модели, воспроизводящей работу Fieldbus-системы, анализ которой производятся с учетом реальных событий, но в отрыве от реального масштаба времени. Имитация имеет ряд преимуществ: гибкое изменение параметров, влияющих на работу системы, возможность проиграть наихудший вариант и т.д.

Произведя примерную имитацию выполнения данным устройством своих функций были сделаны следующие выводы:

1. Программы выполняет заданный минимум функций.

2. Программы обладает рядом добавочных функций, облегчающих работу с ней.

3. Программа легко модифицируется.

4. Программа полностью защищена от ошибок связанных с непрофессионализмом пользователя.

5. Программа не защищена от ошибок системы и сознательных действий противоречащих цели программы.

6. Устройство выполняет необходимые функции

3.1.3. Результаты.

В результате тестирования(имитации) программы и устройства были получены необходимые данные, не было выявлено никаких ошибок выходящих за рамки ограничения на программу.

3.2. Ограничение на разработку.

Данное программное обеспечение будет работать только на микросхемах указанных выше. Напряжение питания необходимо подавать раздельно на оба блока схемы.

1. Шина земля должна быть раздельной, во избежания помех.

2. напряжение питания : +(5-12)В

3) место размещения : объемом 30х20х7 (см³)

4) вибрационная устойчивость

3.3. Инструкция пользователю.

При использовании данного устройства необходимо соблюдать условия определенные в пункте 3.2 . Кроме указанных требований необходимо соблюдать меры предосторожности при подключении устройства к питанию, т.к. неправильное подключение приведет к выходу из строя нейрочипов. Программирование нейрочипов проводить через выводы CP0…CP4 указанные на схеме. При необходимости можно разработать интерфейсную программу которая простым опрашиванием COM-порта будет выдавать данные о скорости ветра в том или ином месте аэродрома с указанием времени поступления данных.

Выводы

Теперь видно, что реализованное устройство выполняет поставленную задачу и не содержит ошибок, что позволяет без опасений работать с программой и устройством.

Заключение.

В результате проведенной работы была организована структурная схема распределенных датчиков для измерения скорости ветра. Из данной схемы и определения производительности полученной имитируемой системы были сделаны выводы о пригодности нейрочипов для данной области их использования. В результате использование датчиков на основе нейрочипов на небольших аэродромах не имеет под собой экономической основы, т.к. стоимость нейрочипа значительно больше имеющихся на данный момент аналогов, а производительность их при небольшом количестве не значительно выше других процессоров. Поэтому данное устройство нужно использовать при большом количестве датчиков, больше нескольких тысяч, тогда производительность датчиков с нейрочипами и приемо-передающих устройств на их основе значительно выше, чем при том же количестве датчиков с использованием других процессоров. Отсюда видны следующие преимущества и недостатки данного метода.

Преимущества:

• не большая стоимость компонентов для реализации отдельного прикладного узла,

• очень простая конфигурация узла нижнего уровня,

• большая номенклатура устройств и приборов, выпускаемых промышленно в странах ЕЭС и США и имеющих встроенные узлы LONWORKS для работы в составе сетей ECHELON (большая распространенность стандарта в мире),

• большое количество готовых процедур по адаптации типовой периферии в стандартной библиотеке NEURON,

• простота разработки прикладного программного обеспечения узлов.

Недостатки:

• чрезвычайно большая стоимость, хотя и весьма эффективных и удобных, отладочных средств,

• отсутствие узлов WDT, узла автоматического сброса при включении питания (требует использования внешнего супервизора) и возможности работы в “спящем режиме” у микроконтроллеров NEURON,

• крайне слабая поддержка данного стандарта дилерскими фирмами в России.

Программа полностью соответствует техническому заданию и выполняет поставленное задание.

Из-за большой стоимости пакета разработки, компиляции и компановки программ написанных на NEURON C проверить работоспособность программы является невозможным, поэтому приходится довольствоваться лишь примерным теоретическим результатам и результатам имитационного и математического моделирования.

Хотя на данный момент нейрочипы являются дорогостоящим продуктом, но

за ним будущее, т.к. в наше время главным фактором является скорость, а скорость нейрочипа пока не видит ограничений.

Список литературы.

1. Дитрих-Лой-Швайнцер. «LON -технология».ПГТУ .395с. 1999

2. Журнал «Радио и связь» №4 1999г.

3. Войкова А.П. «Нейронные сети и нейрочипы», Москва, 280с., 2000г.

1. Приложения.

8.1. Текст программы.

8.1.1 Подготовка нейрон чипов

************************************************************************

* Эта программа на Neuron C устанавливает Neuron Chip в slave A

* mode.

************************************************************************

IO_0 parallel slave s_bus;

#define DATA_SIZE 255 //максимально разрешенное поле данных

struct parallel_io_interface

{

unsigned int length; //length of data field

unsigned int data[DATA_SIZE];