Switch ethernet distribuído para sistemas embutidos

• Autor(a) principal: Ribeiro, Ricardo Jorge Gonçalves
• Data de Publicação: 2012
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/10207
• topic: Engenharia electrónica; Sistemas embebidos; Sistemas em tempo real; Sistemas distribuídos; Comunicações em tempo real; Ethernet (Redes de computadores); Automação: Aplicações industriais

O uso de sistemas embutidos está cada vez mais generalizado em diversas áreas nomeadamente na automação industrial, aviónica, automóvel e produção de energia. Estes sistemas são utilizados para controlo de processos e gestão de aplicações, como na segurança das pessoas e bens materiais, que frequentemente apresentam requisitos temporais estritos no que envolve a execução das tarefas para as quais estão destinados. É usual que muitos dos sistemas embutidos estejam inseridos numa rede distribuída, constituída assim por vários subsistemas inteligentes e autónomos que cooperam entre si e partilham uma linha de comunicação que garante a conclusão dos objectivos especificados. Vários protocolos de comunicação foram desenvolvidos de modo a proporcionarem ás redes distribuídas garantias em termos de determinismo, latência e previsibilidade. O propósito inicial da Ethernet era a sua utilização em redes de dados em sistemas domésticos e empresariais onde os requisitos temporais não são críticos. Actualmente esta tecnologia tem vindo a ser utilizada como uma solução em sistemas embutidos distribuídos, nomeadamente através da utilização de redes comutadas - Switched Ethernet Networks. De facto, a flexibilidade e velocidade desta tecnologia foram fortes motivações para que na última década tivessem sido desenvolvidos vários protocolos que permitem a sua utilização em aplicações críticas de tempo real. É no entanto necessário um ponto de equilíbrio entre desempenho, custo e fiabilidade para aplicação da Ethernet nestes sistemas. Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma infraestrutura que permite a utilização da Ethernet em sistemas embutidos de tempo real para tráfego periódico e esporádico suportado numa rede em anel. Os nodos da rede foram desenvolvidos em módulos que são inseridos no kernel de sistemas Linux. É especificada a rede desenvolvida, a estrutura interna dos nodos presentes na mesma como também os mecanismos aplicados para cumprimentos de tempo real periódico e utilização eficiente da largura de banda. Com o objectivo de validar a implementação e avaliar o seu desempenho, foram realizadas diversas experiências, cujos resultados se encontram também presentes nesta dissertação.