۱۵۳۰۳پ
per
طراحی و پیاده‌سازی ماژول CAN به منظور استفاده در یک میکروکنترلر ریسک ۸ بیتی
TK
/ساناز نوری
: مهندسی برق و کامپیوتر
، ۱۳۹۴
چاپی - لوح فشرده
کارشناسی ارشد
برق-الکترونیک
۱۳۹۴/۱۱/۱۸
تبریز
سیستم اسکادا، یک سیستم کنترل نظارتی و جمع‌آوری داده است که کاربرد زیادی در صنایع دارد .چنین سیستمی، اطلاعات را از وسایل اندازه‌گیری میدانی جمع‌آوری کرده و با لینک ارتباطی مطمئن به اتاق کنترل مرکزی منتقل می‌کند .در اتاق کنترل مرکزی، اطلاعات پردازش شده و روی نمایشگرها نمایش داده می‌شوند .بهره‌بردار می‌تواند دستورات کنترلی مورد نیاز پروسه را از طریق این سیستم به مقصد موردنظر برساند .بنابراین در یک سیستم اسکادا، دو فرآیند اصلی جمع‌آوری داده و توزیع دستورات کنترلی دنبال می‌شود .هر ماهواره‌ای که به فضا پرتاب می‌شود، دربردارنده‌ی تعدادی سنسور، دوربین و غیره برای جمع‌آوری و ثبت تغییرات کمیت‌های مختلف فیزیکی است .بنابراین در یک نگاه کلی می‌توان ماهواره را یک سیستم اسکادا در نظر گرفت که اطلاعات مختلف را جمع‌آوری کرده و با ارتباط امن و پایدار به زمین ارسال می‌کند .بعد از پردازش اطلاعات در ایستگاه زمینی، دستورات لازم به ماهواره ارسال می‌شود .عمده تمرکز این پایان‌نامه طراحی یک سیستم مدیریت داده روی برد ماهواره است .سیستمی که بتواند اطلاعات را از زیرسیستم‌های ماهواره جمع‌آوری کرده و به بخش تله‌متری تحویل دهد و در مقابل دستورات کنترلی را از بخش تله‌کامند تحویل گرفته و بین زیرسیستم‌ها توزیع کند .با توجه به این‌که نیاز اساسی سیستم‌های فضایی، قابلیت اطمینان بالای آن‌ها است، بنابراین سیستم مدیریت داده بایستی از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار بوده و حجم سخت‌افزاری پایینی داشته باشد تا بتوان در نانوماهواره‌ها نیز به کار گرفت .روال طراحی چنین سیستمی به این صورت بوده است که ابتدا ساختارهای موجود بررسی شده و در نتیجه ساختار ترکیبی)ستاره و خطی (استفاده شده است .سپس تکنیک‌های افزونگی سخت‌افزاری و داده‌ای بررسی شده و تکنیک Cold Standby به دلیل قابلیت اطمینان بالا و توان مصرفی کم انتخاب شده و با راهکارهایی قابلیت اطمینان آن بهبود یافته و این تکنیک در پیاده‌سازی گذرگاه‌ها استفاده شده است .در ادامه گذرگاه‌های مختلف داده بررسی شده و گذرگاه مناسب برای فرآیند توزیع دستور، گذرگاه CAN و برای فرآیند جمع‌آوری داده، گذرگاه USB انتخاب شده‌اند .سازمان فضایی اروپا برای یکسان‌سازی فرمت داده‌ها در سیستم‌های فضایی، استاندارد CCSDS را پیشنهاد داده است .دراین پروژه نیز این استاندارد در قسمت‌های مختلف رعایت شده است .ادامه چکیده :برای پیاده‌سازی این سیستم، از سخت‌افزار میکروکنترلر LPC۱۷۶۸ استفاده شده است که از میکروکنترلرهای سری ARM بوده و سرعت پردازشی بالا و توان مصرفی کمی دارد و از هر دو گذرگاه انتخابی پشتیبانی می‌کند .برای ذخیره کردن داده‌ها در مواقع ضروری، از حافظه‌ی داخلی میکروکنترلر استفاده گردیده که از نوع SRAM می‌باشد .ذخیره‌سازی اطلاعات در حافظه توسط بلوک DMA میکروکنترلر انجام گرفته که این عمل، کارآیی پردازنده را افزایش داده است .برای برنامه‌نویسی پردازنده‌ی سیستم، از سیستم‌عامل بلادرنگ استفاده شده است که وظایف محوله به سیستم مدیریت داده را در قالبTask هایی به صورت همزمان اجرا می‌کند .در بخش سخت‌افزاری، استفاده از آرایش بلوکی مناسب، گذرگاه‌های مطمئن و تکنیک افزونگی سخت‌افزاری و داده‌ای، سیستم مدیریت داده‌ی پیشنهادی را قابل اعتمادتر کرده است .در استفاده از تکنیک‌های افزونگی سخت‌افزاری سعی شده است که حجم سخت‌افزاری و به تبع آن هزینه‌ی پیاده‌سازی و توان مصرفی افزایش محسوسی نداشته باشد تا بتوان این سیستم را در نانوماهواره‌ها نیز به کار گرفت .در بخش نرم‌افزاری، استفاده از سیستم‌عامل بلادرنگ موجب شده که فرآیندهای اصلی سیستم مدیریت داده بدون تاخیر و همزمان اجرا گردند و پاسخ‌گویی به زیرسیستم‌ها در حداقل زمان ممکن صورت گیرد
SCADA system is a supervisory control and data acquisition system that is widely used in industries. This system collects data from field measurement devices and transfers them to the central control room with a safe communication link. In the central control room, data is processed and displayed. The operator can send control commands to activators through this system. So in a SCADA system, two main processes are follows: Command Distribution and Data Acquisition. Each satellite that is launched, including number of sensors, cameras and etc to collecting and recording various physical quantities changes. Therefore we can consider a satellite as a SCADA system that collects various data and sends them to ground station through secure and stable communication links. After processed data at the ground station, required commands are sent to satellite. The main focus of this project is to design a onboard data handling system for satellites. This system must collect data from satellite subsystems and delivery them to Telemetry unit, although must receive command data from Tele-command subsystem and distribute them among subsystems. Given that the basic requirement of space system is reliability, so the OBDH system must have high reliability and low hardware mass and power consumption. The procedure for design of OBDH system is that several structures have been studied and the combinational stricter (star and linear) was selected. Then hardware and information redundancy techniques were investigated and cold standby redundancy with CRC method was selected because of its high reliability and low power consumption. The reliability of cold standby redundancy has been improved and was used in data buses. Then various data buses were studied and CAN and USB bus were used for command distribution and data collection respectively. European Space Agency (ESA) proposed CCSDS standard for standardization of data format in satellites. In this project we use this standard in various sections. For implementation of OBDH system, the LPC1768 microcontroller was used which is ARM Cortex-M3 series. It has low power consumption and high speed and support from both data buses. The SRAM memory was used for data storage when it was necessary. Data storage processes has been done by DMA controller that has increased CPU performance. The real time operating system was used for programming of CPU. In this operating system duties of OBDH system are assigned to Tasks that runs concurrently. In hardware section, use of suitable structure, reliable data buses and hardware and information redundancy techniques improve the reliability of OBDH system. For using OBDH system in nanosatellites, it was tried hardware mass and power consumption of system was stayed lower in using of redundancy techniques. In software section, Due to utilizing Real time operating system responding to subsystems was down in a possible short time.
TK
نوری، ساناز
دایی کوزه کنانی، ضیاء الدین، استاد راهنما
صبحی، جعفر، استاد راهنما
معلمی خیاوی، عبدالحمید، استاد مشاور
سیاه و سفید
نمایه‌سازی قبلی
