Станция ЛВС с маркерным доступом на структуре шина
33 СОДЕРЖАНИЕ
Введение 1. Описание принципов функционирования ЛВС с маркерным доступом 1.1. Принцип работы ЛВС с МД на структуре шина 1.2. Тип и форматы кадров 1.3. Тайм-ауты 2. Описание микропроцессорного комплекта PIC16C64 2.1. Описание команд PIC16C64 3. Описание структурной схемы станции ЛВС 4. Описание принципиальной схемы станции ЛВС 5. Описание граф-схемы режима работы ЛЛС 6. Расчет эффективности работы станции 6.1. МД при произвольном расположении узлов на структуре шина 6.2. ИМД при произвольном расположении узлов на структуре шина 6.3. Сравнение МД и ИМД на структуре шина Заключение Библиографический список Приложение 1 Приложение 2 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ЛВС - локальная вычислительная сеть; УДС - подуровень управления доступом к среде; УЛС - подуровень управления логической связью; МД - маркерный доступ; ИМД - интервально-маркерный доступ; КД - кадр данных; КМ - кадр маркера; КП - кадр прерывания; ПБД - протокольный блок данных; IEEE - Институт инженеров по электротехнике и радиоэлетроннике; МК - микроконтроллер; ЦП - центральный процессор; ПЗУ - постоянное запоминающее устройство; ОЗУ - оперативное запоминающее устройство; ЛЛС - ликвидация логического соединения. ВВЕДЕНИЕ Целью данного курсового проекта является: разработка структурной и принципиальной схемы станции локальной вычислительной сети (ЛВС), удовлетворяющей требованиям, изложенным в техническом задании; разработка граф схемы алгоритма работы станции в режиме ликвидации логического соединения; написание программы в командах микропроцессорного комплекта серии PIC16C64; изучение этой серии; анализ эффективности работы станции. 1. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЛВС С МД 1.1. Принципы работы ЛВС с МД на структуре шина При использовании маркерного доступа на структурной организации шина для обеспечения доступа станций к физической среде передачи необходимо передавать кадр маркера определенного формата /1/. Передача маркера от одной станции к другой должна происходить в заданной последовательности. В стандарте 802.4 принята циклическая последовательность передачи маркера в порядке убывания адресов, когда станция с более старшим адресом передает маркер станции с более младшим адресом, а станция с самым младшим адресом передает маркер станции с самым старшим адресом. Циркуляция кадра маркера образует так называемое логическое кольцо физической шины (рис.1.1). При этом последовательность расположения станций в логическом кольце может не соответствовать последовательности их физического размещения на шине. Рис. 1.1. Логическое кольцо физической шины Станции, не входящие в логическое кольцо, не могут инициализировать передачу данных и не могут передавать кадр маркера, но могут принимать кадры от других станций, могут отвечать на запросы от других станций и включаться в логическое кольцо при получении соответствующего разрешения. В данной структурной организации нет станции-монитора, которая управляла бы работой логического кольца. Эти функции выполняет та станция, которая в данный момент является держателем маркера, т.е. получила кадр маркера и временно удерживает его у себя. При передаче многих управляющих кадров станция-держатель маркера должна ожидать ответ от другой или других станций. Время ожидания зависит от расположения передающей и принимающей станции и принятого алгоритма функционирования. Максимальное время ожидания определяется интервалом ответа (максимальным промежутком времени, в течение которого любая из станций должна ждать ответа от другой станции) и номером окна ответа. Для различных управляющих кадров ответ может придти в 1, 2, 3 или 4 окне. Длительность окна ответа равна интервалу ответа. 1.2. Тип и форматы кадров Информация, передаваемая на уровне УДС, должна передаваться в виде кадров и заполнителей. В данной структурной организации используются КД, КМ и КП, форматы которых представлены на рис.1.2. При этом приняты следующие обозначения: НО - начальный ограничитель; УК - указатель кадра; АП - адрес получателя; АО - адрес отправителя; КПК - контрольная последовательность кадра; КО - конечный ограничитель. Рис.1.2. Форматы кадров протокола УДС Все рассматриваемые кадры передаются, начиная с левого поля. В кадре данных число байтов (октав) между полями НО и КО не должно быть более 8181 байт. Преамбула предшествует каждому передаваемому КД и КМ. Преамбула используется только в сетях, не имеющих постоянной битовой синхронизации. Длина преамбулы зависит от применяемой скорости передачи данных и используемого метода модуляции сигналов и составляет от одного до нескольких байт символов-заполнителей. Преамбула обеспечивает битовую синхронизацию станции-приемника. Она обеспечивает минимально необходимый межкадровый промежуток времени для завершения обработки станций ранее переданного кадра. Длительность преамбулы должна быть не менее 2 мкс. Поле НО - это комбинация символов NN0NN000, где N - символ "не данные". Необходимо отметить следующее. В протоколе УДС используются следующие символы: 0 - нуль; 1 - единица; N - "не данные"; p - заполнитель; S - молчание; В - искаженный сигнал. Поле УК кодируется в зависимости от передаваемого КД. При этом различают кадры управления УДС, кадры данных и кадры специального назначения. В кадре "Управление УДС" поле УК кодируется следующим образом: (табл. 1.1). Режимы работы рассматриваются ниже. Таблица 1.1 Кадры "Управление УДС" |
Название кадра | Код | Режим работы сети | | Заявка маркера Запрос преемника 1 Запрос преемника 2 Кто следующий Разрешение соперничества Кадр маркера Установить преемника | 0000 0000 0000 0001 0000 0010 0000 0011 0000 0100 0000 1000 0000 1100 | Инициализация логического кольца Логическое подключение станции Логическое подключение станции Или восстановление после ошибок Восстановление после ошибок Логическое подключение станции Нормальное функционирование Логическое подключение станции и восстановление после ошибок | | |
Кадр "Заявка маркера" используется станциями для установления той станции, которая будет инициализировать логическое кольцо, т.е. будет генерировать маркер. Этот кадр содержит поле данных произвольной длины, которая должна быть кратна байту и равняться 0, 2, 4 или 6 интервалов ответа. Кадр "Запрос преемника 1" формируется станцией-держателем маркера для ввода в логическое кольцо новых станций. В этом кадре поле АП содержит адрес следующей станции, отсутствует поле данных и за этим кадром должно следовать одно окно ответа. Кадр "Запрос преемника 2" формируется станцией-держателем маркера. Поле АП в этом кадре содержит адрес следующей станции. Кадр используется для ввода в логическое кольцо новых станций. Такой кадр передается, если нет ответа на кадр "Запрос преемника 1". Такая ситуация будет обязательно, если кадр "Запрос преемника 1" передает станция с наименьшим номером в логическом кольце. В кадрах "Запрос преемника 2" отсутствует поле данных и за кадром должно следовать два окна ответа. В кадре "Кто следующий" поле данных содержит адрес следующей станции. За этим кадром должны следовать 3 окна ответа. Кадр формируется станцией-держателем маркера. Кадр используется в режиме восстановления после ошибок, если преемник не активен. Кадр "Разрешение соперничества" передается станцией-держателем маркера, когда при опросе станций, желающих войти в логическое кольцо, ответ дали 2 или более станций. Кадр разрешает этим станциям начать соревнование за включение в логическое кольцо. Этот кадр не содержит поля данных и за ним должно следовать 4 окна ответа. Кадр "Установить преемника" может формироваться целым рядом станций в различных режимах. Поле АП содержит поле АО последнего принятого данной станцией кадра. Поле данных содержит адрес следующей станции (если станция-держатель маркера желает отключиться из логического кольца) или собственной станции (если станция, например, хочет войти в логическое кольцо). В КД поле УК кодируется FFMMMPPP, где FF=01 если передается КД УЛЗ; FF=10 если передается КД диспетчера; FF=11 для кадров специального назначения; MMM биты запроса, причем MMM=000 запрос, не требующий ответа, MMM=001 запрос, требующий ответа; MMM=010 ответ на запрос; PPP биты приоритета /000 - низший приоритет; 111 - высший/. Поле АО содержит индивидуальный адрес станции-отправителя данного кадра. Адрес АО не интерпретируется на уровне УДС. Поле АП указывает либо индивидуальный адрес станции - получателя кадра, либо групповой адрес нескольких станций сети, которым предназначен этот кадр. Поле КПК служит для проверки правильности принятого кадра данных. 1.3. Тайм - ауты В ЛВС с МДШ используется набор таймеров для управления различными режимами функционирования. При этом измеряются соответствующие временные интервалы ( тайм- ауты). Пять тайм-аутов оперируют с целыми числами, кратными интервалу ответа, и не используются одновременно. Рассмотрим их: Тайм-аут неактивности шины используется для инициализации логического кольца, т.е. для создания маркера. Он управляет интервалом времени в течение которого станция прослушивает среду передачи до выдачи кадра “Запрос маркера”. в станциях с наименьшим номером он равен 6 интервалам ответа, а в остальных станциях 7 интервалам ответа. Запуск таймера производится в момент предыдущей передачи маркера следующей станции. Тайм-аут заявки маркера управляет длительностью интервалов времени между передачами кадров “Запрос маркера”. Его длительность - 1 интервал ответа. Запускается таймер при выдаче кадра “Запрос маркера”. Тайм-аут окна ответа используется в режиме передачи данных. Он управляет интервалами времени между передачами КД станций, имеющих открытое окно ответа (т.е. передающей станции нужен ответ на ее передачу ). Длительность тайм-аута 1 интервал ответа. Запускается таймер при выдаче станцией очередного кадра. Тайм-аут соперничества управляет интервалом времени в течение которого станция прослушивает среду передачи после опознавания кадра “Разрешение соперничества”, “Запрос преемника” или “Кто следующий”. Запуск производится после опознавания соответствующего кадра и составляет 0, 1, 2, 3, 4 интервала ответа в зависимости от вида кадра и его отправителя. Тайм-аут передачи маркера управляет интервалом времени в течение которого станция прослушивает среду передачи после передачи маркера своему преемнику сцелью обнаружения его активности. Длительность тайм-аута 1 интервал ответа. Запуск производится при выдаче маркера. Кроме перечисленных тайм-аутов используется ряд тайм-аутов, кратна октетному (байтовому ) интервалу : Тайм-аут удержания маркера ( ТУМ ) определяет время, в течение которого станция может передавать КД соответствующего приоритета. Число таких тайм-аутов определяется типом станции. Тайм-аут циркуляции маркера ( ТЦМ ) ( класс доступа ) определяет минимальный интервал времени, за который должен быть получен маркер для передачи кадров соответствующего класса доступа. Число таких тайм-аутов определяется типом станции. 2. ОПИСАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО КОМПЛЕКТА PIC16C64 Американская фирма Microchip Technology Inc в течении 2-х последних десятилетий является одной из ведущих фирм по разработке и производству 8-разрядных КМОП МК. Помимо МК фирма выпускает также МС электрически перепрограммируемой последовательной памяти емкостью от 1 до 64К, а также целый ряд ПУ и прикладных продуктов, как например, кодеры с динамическим кодом серии HCS300, микросхемы управления ЖКИ дисплеями AY0438 и многое другое [5]. МК PIC (Peripheral Interface Controller) имеют RISC - архитектуру. Использовать эти МК рекомендуется во всех случаях, когда критично энергопотребление, габариты и стоимость устройства. В зависимости от производительности и функциональных возможностей МК серии PIC16/17 подразделяются на 3 семейства:
Страницы: 1, 2, 3
|