- •Введение
- •1. Определение систем реального времени
- •1.1) Жёсткие системы реального времени (Hard Real-Time Systems):
- •1.2) Мягкие системы реального времени (Soft Real-Time Systems):
- •2. Основные временные характеристики
- •2.5. Wcet — Время выполнения в наихудшем случае (Worst-Case Execution Time)
- •2.7. Jitter — Отклонение (дрожание) момента активизации
- •3. Периодические, спорадические и асинхронные системы
- •3.1. Периодические системы (Periodic Systems)
- •3.2. Спорадические системы (Sporadic Systems)
- •3.3. Асинхронные системы (Aperiodic Systems)
- •Сравнительная таблица
- •4.2. Мягкое реальное время (Soft Real-Time)
- •Основные характеристики
- •Примеры мягких систем реального времени
- •Планирование задач в мягких системах
- •4.3. Сравнение жесткого и мягкого реального времени
- •5. Средства связи с объектом Средства связи с объектом в системах реального времени
- •5.1. Классификация средств связи в системах реального времени
- •5.2. Аппаратные интерфейсы связи
- •Основные аппаратные интерфейсы
- •Выбор интерфейса
- •5.3. Протоколы обмена данными в системах реального времени
- •Основные протоколы
- •Выбор протокола
- •5.4. Программные механизмы взаимодействия
- •Основные механизмы связи
- •Список использованных источников
Основные аппаратные интерфейсы
Интерфейс |
Описание |
Где используется |
GPIO (General Purpose Input/Output) |
Простые контакты для передачи сигналов между микроконтроллером и датчиками/актуаторами. |
Микроконтроллеры, встраиваемые системы. |
UART (RS-232, RS-485) |
Последовательный интерфейс для передачи данных с низкой скоростью (до 1 Мбит/с). |
Промышленное оборудование, роботы. |
SPI (Serial Peripheral Interface) |
Высокоскоростной интерфейс для связи с датчиками и памятью (до 10-100 Мбит/с). |
Сенсоры, контроллеры, микросхемы памяти. |
I²C (Inter-Integrated Circuit) |
Шина с несколькими устройствами (до 1 Мбит/с). |
IoT, датчики, микроконтроллеры. |
CAN (Controller Area Network) |
Надежный протокол для связи в реальном времени (до 1 Мбит/с). |
Автомобили, промышленность. |
Ethernet |
Высокоскоростной сетевой интерфейс (до 10 Гбит/с). |
Авиация, автоматизированные системы. |
Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee |
Беспроводные технологии для связи в реальном времени. |
Умные устройства, промышленная автоматизация. |
Выбор интерфейса
Критически важные системы → CAN, SPI, I²C (низкая задержка, надежность).
Промышленные системы → RS-485, Ethernet (защищенность, помехоустойчивость).
IoT, сенсоры → Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth (энергоэффективность, масштабируемость).
5.3. Протоколы обмена данными в системах реального времени
Протоколы передачи данных определяют, как система реального времени взаимодействует с объектами.
Основные протоколы
Протокол |
Описание |
Применение |
Modbus |
Простой и надежный протокол для последовательных интерфейсов. |
Промышленность, SCADA. |
PROFINET |
Быстрый протокол для промышленной автоматизации. |
Заводы, роботы. |
EtherCAT |
Высокоскоростной промышленный Ethernet. |
Автоматизация, станки. |
MQTT (Message Queue Telemetry Transport) |
Легковесный протокол для IoT-устройств. |
Умные дома, датчики. |
DDS (Data Distribution Service) |
Реактивная система обмена сообщениями в реальном времени. |
Авиация, медицина. |
RTPS (Real-Time Publish-Subscribe Protocol) |
Используется в DDS для передачи данных с низкими задержками. |
Автомобили, военные системы. |
Выбор протокола
Жесткое реальное время → EtherCAT, DDS, RTPS (низкая задержка, детерминированность).
Промышленность → PROFINET, Modbus (устойчивость к шумам).
IoT и мобильные системы → MQTT, ZigBee (энергоэффективность, гибкость).