Prosessorien välinen kommunikointi sulautetussa järjestelmässä

Abstract

Tässä opinnäytetyössä on selvitetty, miten kahden erillisen prosessorin välinen kommunikointi on kannattavaa toteuttaa sulautetussa järjestelmässä. Sulautettujen järjestelmien kehittyessä ja kasvaessa monimutkaisemmiksi, voi yhdessä järjestelmässä olla tarve useammalle erilliselle prosessorille. Työ on osa Novatron Oy:n tuotekehitysprojektia, jossa kehitettävään laitteistoon kommunikointi tullaan toteuttamaan. Yrityksen päätoimiala on kaivinkoneiden koneohjausjärjestelmät.

Työssä tutkittiin UART:n, I2C:n, SPI:n ja USB:n soveltuvuutta kommunikoinnin toteuttamiseen. Tutkimuksen tuloksena väyläksi valittiin USB. Työn järjestelmässä pääprosessorilla ajetaan käyttöjärjestelmää ja sovelluksia. Toissijaisena prosessorina käytettiin 32-bittistä mikrokontrolleria, joka kerää laitteistoläheistä informaatiota, kuten GPIO-pinnien tiloja ja tehonlähteiden jännitteitä ja virtoja ADC-mittauksilla.

Mikrokontrolleri alustettiin WinUSB-laitteeksi, johon yhteys muodostettiin Windows PC:llä. Työssä esitellään USB-laitteisiin sekä WinUSB-laitteeseen liittyvät alustukset. Tuotekehitysprojektin vaiheen vuoksi varsinaista mittausdataa ei ole siirretty, mutta väylää on testattu näköisdatalla käyttäen libusbK-ohjelmistokirjastoa.

This thesis investigates how communication between two separate processors can be effectively implemented in an embedded system. As embedded systems evolve and become more complex, there may be a need for multiple separate processors in a single system. The work is part of a product development project at Novatron Oy, which involves implementing communication in the associated hardware. The company's main field is machine control systems for excavators.

The suitability of UART, I2C, SPI, and USB for implementing communication was researched. Based on the research results, USB was selected as the communication bus. In the system of this thesis, the main processor runs an operating system and applications. A 32-bit microcontroller was used as the secondary processor, which collects hardware-related information such as GPIO pin states and power supply voltages and currents through ADC measurements.

The microcontroller was configured as a WinUSB device, and the connection was established with a Windows PC. The thesis presents the configurations related to USB devices and WinUSB devices. Due to the phase of the product development project, actual measurement data has not been transferred, but the bus has been tested with dummy data using the libusbK software library.