13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Dipartimento di Ingegneria Elettronica SISTEMA DI RILEVAZIONE DELLE TEMPERATURE ALL’ INTERNO DI PERSONAL COMPUTER INDUSTRIALI Roma, 13 Gennaio 2003 Tesi di laurea di Fabrizio Storch Relatore: Prof. Marcello Salmeri

13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Sommario Introduzione Nascita dell’Esigenza Nascita dell’Esigenza Obiettivi e Specifiche Obiettivi e Specifiche Schema di Funzionamento Schema di Funzionamento Protocollo di Comunicazione Protocollo di Comunicazione Struttura Hardware Struttura Hardware Caratteristiche del Firmware Caratteristiche del Firmware Test e Collaudo Test e Collaudo Conclusioni Conclusioni SCHEDA DEFINITIVA BANCO DI LAVORO BANCO DI TEST E MISURA

13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Introduzione Interazione sistemi-ambiente: il problema della temperatura Interazione sistemi-ambiente: il problema della temperatura Crescente personalizzazione di sistemi e servizi Crescente personalizzazione di sistemi e servizi ESIGENZA DI CONTROLLO E MONITORAGGIO SVILUPPO DI SISTEMI ADATTI A TALE SCOPO

13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Nascita dell’Esigenza L’azienda CITEC S.P.A. ha presso la propria sede un centro servizi costituito da più Personal Computer Industriali (montaggio a Rack ) tenuti sotto controllo da altri Personal Computer. Esiste un dispositivo interno di rilevazione della temperatura dei Rack, ma permette solo la generazione di un allarme sonoro. LA STRUTTURA NON E’ ADEGUATAMENTE MONITORABILE!!!

13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Obiettivi e Specifiche Per risolvere tale problematica si sono identificate le seguenti specifiche: Sensori adeguati: quattro AD22100 ( precisione di 1°C ) Sensori adeguati: quattro AD22100 ( precisione di 1°C ) Utilizzo di scheda pre-esistente (PC1820) dedicata al microprocessore 68HC11 Utilizzo di scheda pre-esistente (PC1820) dedicata al microprocessore 68HC11 Standard di comunicazione: RS232 Standard di comunicazione: RS232 Realizzazione del prototipo su base ISA millefori inseribile nei Rack Realizzazione del prototipo su base ISA millefori inseribile nei Rack Definizione di un protocollo di comunicazione con il mondo esterno Definizione di un protocollo di comunicazione con il mondo esterno Stesura ed integrazione del Firmware Stesura ed integrazione del Firmware Lo scopo è stato quello di realizzare un prototipo che, rispettando le specifiche, potesse garantire la rilevazione della temperatura dei sistemi di interesse.

13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Schema di Funzionamento Sistema in attesa Arrivo del comando (dal terminale) Esecuzione dellaoperazione Lettura (e trasmissione del valore letto) Impostazione Modo Memorizzazione dei massimi Impostazione parametri (Data, ora, etc.) Reset

13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Protocollo di Comunicazione Si è ricorso a comunicazione seriale asincrona ad 8 bit con un bit di START ed uno di STOP, senza controllo di parità. La velocità è di 9600 Baud (bit al secondo) e il codice utilizzato il CCITT 5 (ASCII). Non è previsto eco ed è previsto l’invio dei caratteri (terminazione) e. La ricezione è in modalità “ad interrupt” ed è previsto un meccanismo di accodamento richieste (di tipo FIFO). Ad esempio, nel caso della lettura, si ha il seguente funzionamento: richiesta: L <CR> <LF> Risposta: LF<s>V<vvv> T1=<xxx> :,, T2=…, T3=…, T4=..., <CR> <LF>

13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Struttura Hardware SCHEDA PC1820 BANCO DI LAVORO SUPPORTO ISA Connettori a spadino RS232 Collegamenti ai quattro sensori Sulla PC1820 è montato il 68HC11 e la EPROM con il Firmware. Sul supporto ISA sono montati i connettori per i sensori, per la scheda e per la trasmissione seriale. Lo schema originale della PC1820 è stato modificato eliminando i supporti e i dispositivi non utilizzati nell’applicazione di interesse. Un quarzo montato sulla PC1820, inoltre, determina il clock di riferimento del sistema.

13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Caratteristiche del Firmware Il programma principale ( main ) è in costante attesa delle operazioni da eseguire che vengono prelevate dalla FIFO, in modo che il sistema possa diluire nel tempo le diverse richieste. La lettura del valore rilevato dai sensori viene effettuata allo scadere dell’interrupt di timer fino allo scadere del minuto, in cui viene aggiornato l’orologio interno (gestito sempre via software). Per la gestione dei comandi viene implementata una macchina a stati finiti che attraverso diversi moduli software realizza le varie funzioni richieste. SCHEMA DELLA MACCHINA A STATI: STATO 0: attesa comandi STATO 1: attesa STATO 1: attesa STATO 2: acquisizione Data&Ora : Memorizzazione nel FIFO dell’operazione

13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Test e Collaudo BANCO DI TEST E MISURA Misure con termometro simulato: Misure con termometro simulato: Sono stati simulati i sensori di temperatura mediante l’applicazione di una tensione fissa. Misure con termometro collegato: Misure con termometro collegato: Sfruttando una vasca riscaldabile (contenente acqua) ed un termometro di precisione si sono confrontati i valori misurati con quelli effettivi. Verifiche prestazionali delle routine di interrupt: Verifiche prestazionali delle routine di interrupt: Si è effettuato il monitoring dei tempi misurando con un oscilloscopio i segnali associati ad opportuni bit in uscita dalla porta D.

13 gennaio Sistema di rilevazione delle temperature all’interno di Personal Computer Industriali Conclusioni Il sistema ha dimostrato di soddisfare le specifiche e di rispondere adeguatamente ai test effettuati. L’applicazione non è ristretta al solo ambito di sviluppo, ma può essere estesa anche in altri contesti in cui siano necessarie più misurazioni contemporanee (ad esempio monitoring di periferiche di sistemi informatici). Si ringraziano la Citec S.P.A., il Prof. Salmeri e tutti coloro che sono intervenuti a questa presentazione.