Implementação e testes de robustez do protocolo tempo-real FTT-CAN

Abstract

A crescente quantidade e complexidade dos sensores utilizados em muitas aplicações distribuídas tem motivado a necessidade de desenvolver protocolos de comunicação que permitam maiores taxas de transmissão de dados. Contudo, muitas dessas aplicações possuem requisitos específicos, como previsibilidade e tolerância a falhas, que têm que ser satisfeitas. Recentemente foi desenvolvida uma melhoria ao protocolo FTT-CAN, criado anteriormente na Universidade de Aveiro, que adiciona capacidades de tolerância a falhas ao protocolo base e ao mesmo tempo aumenta a largura de banda do tráfego com menor importância. Estas funcionalidades são baseadas em barramento replicado e controladores CAN. Mensagens críticas são transmitidas em ambos os barramentos, enquanto que mensagens não críticas são transmitidas num único barramento. O trabalho realizado no âmbito desta dissertação consiste em portar a implementação do Slave da versão original da stack do protocolo FTT-CAN, não replicada e baseada no microcontrolador PIC18F258 para o microcontrolador dsPIC30F6012A, com dois controladores CAN. Um conjunto de testes experimentais está também incluído, de forma a avaliar a correcção lógica da implementação assim como o desempenho em termos de latência, jitter e overhead. Por fim, são também apresentados alguns testes de compatibilidade com a implementação de referência em PIC18F258.

The increasing number and complexity of the sensors used in many distributed applications is fostering the need to develop network protocols that allow higher transmission rates. However, many of these applications have specific requirements, such as predictability and fault-tolerance, which have to be satisfied. Recently it was developed an enhancement to the FTT-CAN protocol, developed earlier at the University of Aveiro, that adds fault-tolerance features to the base protocol whilst, at the same time, increases the available bandwidth to the generic traffic. These features are based on a replicated bus and CAN controllers. Critical messages are transmitted in both buses, while non-critical messages are transmitted in a single bus. The work carried out in this dissertation consists in porting the Slave part of the FTT-CAN protocol stack from the original, non-replicated, implementation based on the PIC18f258 micro-controller to the dsPIC30F6012A dual-CAN micro-controller. A set of experimental tests is also included, in order to assess the logical correctness of the implementation as well as to have performance figures regarding latency, jitter and overhead. Finally, compatibility tests with the PIC18f258 reference implementation are also presented.