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Jean Cédric BEKALE Jean Cédric BEKALE Jean Cédric BEKALE Jean Cédric BEKALE Damien TARTARIN Damien TARTARIN Damien TARTARIN Damien TARTARIN PROJET TECHNIQUE PROJET TECHNIQUE PROJET TECHNIQUE PROJET TECHNIQUE Objectif Objectif Objectif Objectif : Etudier et réaliser des applications temps réel : Etudier et réaliser des applications temps réel : Etudier et réaliser des applications temps réel : Etudier et réaliser des applications temps réel pour une carte DSP DS1104 pour une carte DSP DS1104 pour une carte DSP DS1104 pour une carte DSP DS1104 Tuteurs Tuteurs Tuteurs Tuteurs : M.MASSIEU & M.DORLEANS : M.MASSIEU & M.DORLEANS : M.MASSIEU & M.DORLEANS : M.MASSIEU & M.DORLEANS DESS AEII DESS AEII DESS AEII DESS AEII Promotion 2004 Promotion 2004 Promotion 2004 Promotion 2004 2 INTRODUCTION Notre sujet est un exemple typique d’application du domaine de l’informatique industrielle, basé sur l’utilisation d’une carte DSP. Pour ce faire, nous avons eu recours à deux logiciels : le premier, Matlab, qui nous a permis de programmer le DSP à l’aide des librairies de Simulink ; le second, Control Desk, nous permet de générer une interface pour visualiser en temps réel les différentes variables. Le but de notre projet est de créer un superviseur pour une manipulation du laboratoire d’automatique et de procédés (LAP) de Caen nommée PS600, d’en visualiser les paramètres en temps réel grâce à la carte DSP et d’envoyer des commandes. Dans un premier temps, nous avons pris en main le DSP et l’environnement de travail. Durant cette phase, nous avons créé différentes applications pour exploiter les possibilités du DSP. Dans ce rapport, nous présenterons le matériel utilisé, puis nous étudierons les différents exemples d’applications développés durant notre projet : la génération d’une SBPA (Séquence Binaire Pseudo Aléatoire), l’étude des différents timers, de la liaison série, du DSP esclave, puis la prise en main de la manipulation PS600. 3 SOMMAIRE 1. Présentation du matériel utilisé ................................................4 2. Présentation du logiciel Control Desk .......................................5 2.1. Présentation ..................................................................................................................... 5 2.2. Démarrer un nouveau projet sur Control Desk ............................................................... 5 2.3. Ouvrir un projet existant ................................................................................................. 6 2.4. Travailler dans l’espace de travail .................................................................................. 7 2.4.1. Créer une layout ....................................................................................................... 7 2.4.2. Sauvegarder des données sur fichier ........................................................................ 7 2.5. La fenêtre d’outils ........................................................................................................... 8 3. Exemple illustratif : génération d’une SBPA ..............................9 3.1. Rappels sur la SBPA ....................................................................................................... 9 3.2. Génération d’une SBPA de longueur N = 2 .................................................................. 10 3.3. Les variables utilisées sur Control Desk: ...................................................................... 10 3.4. Utilisation de Timer pour définir la période de la SBPA .............................................. 12 4. Etude des différents timers ....................................................13 5. Etude de la liaison série .........................................................14 6. Etude du DSP esclave .............................................................15 6.1. Exemple 1 : génération de 4 signaux carrés de fréquence variable............................... 15 6.2. Exemple 2 : génération de 4 signaux carrés de rapport cyclique variable .................... 16 7. Prise en main de la manipulation PS600 .................................17 7.1. Description .................................................................................................................... 17 7.2. Mode de pilotage manuel .............................................................................................. 18 7.3. Mode de pilotage externe .............................................................................................. 19 7.4. Mode de pilotage PC ..................................................................................................... 19 CONCLUSION .............................................................................22 ANNEXE 1 : Liste des extensions utilisées sur Control Desk ........23 ANNEXE 2 : Pilotage externe en face avant de la maquette .........24 ANNEXE 3 : Schéma de câblage entre le bloc de commande et la carte DSP ...................................................................................25 ANNEXE 4 : Schémas blocs réalisés sur Simulink pour la manipulation PS600 du laboratoire ............................................26 4 1. Présentation du matériel utilisé 1. Présentation du matériel utilisé 1. Présentation du matériel utilisé 1. Présentation du matériel utilisé La carte DSP utilisée est la DSPACE DS1104, le processeur principal est un MPC8240, avec un cœur PowerPC 603e, avec horloge interne à 250 MHz. Il a une capacité mémoire de 8 Mo en Flash et de 32 Mo en SDRAM. Il dispose de 8 convertisseurs analogiques numériques (4 en 16 bits, 4 en 12 bits), de 8 convertisseurs numériques analogiques (CNA) de 16 bits pouvant délivrer une tension +/-10V, d’une liaison série, de 2 codeurs incrémentaux, de 20 entrées- sorties numériques, d’un DSP esclave (TMS320F240) et de 3 timers (32 bits) peuvent fonctionner de manière indépendante. figure 1 : Architecture du DS1104 Pour programmer le DSP, il faut réaliser son schéma sur la boîte à outils Simulink de Matlab. Une bibliothèque spéciale « DS1104 Real Time Library » regroupe les différentes fonctions utiles pour gérer le DSP. A l’aide de la commande Build dans Simulation Parameters, on charge le code directement dans le DSP. Il est préférable de se placer dans son répertoire de travail pour construire le fichier sur Simulink car la construction génère de nombreux fichiers (voir annexe). Le logiciel Control Desk offre une interface qui permet de visualiser et de modifier en temps réel différentes variables du schéma Simulink. 5 2. Présentation du logiciel Control Desk 2. Présentation du logiciel Control Desk 2. Présentation du logiciel Control Desk 2. Présentation du logiciel Control Desk 2.1. Présentation Control Desk est une interface qui permet de visualiser en temps réel les différentes variables du fichier développé sur Simulink. figure 2 : Interface du logiciel Control Desk Les différentes fenêtres rencontrées sur Control Desk sont : 1 – fenêtre de navigation (Navigator) 2 – aire de travail contenant la layout 3 – choix d’instrument (instrument selector) 4 – fenêtre d’outils (tool window) Si l’une de ces fenêtres n’est plus visible à l’écran, on peut les ouvrir dans View → Controlbar. 2.2. Démarrer un nouveau projet sur Control Desk Sur Control Desk, un projet s’appelle une experiment. Dans ‘Fichier’, cliquer sur ‘New experiment’. Saisir le nom et le répertoire désiré pour le projet 6 Remarque : une layout est une interface graphique à laquelle on peut ajouter divers instruments dans le but de visualiser ou de modifier en temps réel les différentes variables du projet. Dans ‘Fichier’, cliquer sur ‘New’ → ‘Layout’ Se référer à la partie créer une Layout Pour lancer la simulation, cliquer sur l’icône . On est alors en mode simulation (ou animation). 2.3. Ouvrir un projet existant Pour ouvrir un projet existant, aller dans ‘Fichier’, cliquer sur ‘Open experiment’. Charger l’application dans la carte DSP. Par exemple, l’application sur les timers développée dans la partie 4, peut être chargée dans le DSP en ouvrant l’expérience Timer.cdx dans C:/Matlab6.1/DESS_AEII/Timer/ puis en déplaçant Timer.ppc jusqu’à la fenêtre Navigator comme le montre la figure 3. On peut alors lancer la simulation en cliquant sur l’icône et observer les différentes variables. figure 3 : exemple de chargement d’une application dans la carte DSP 7 2.4. Travailler dans l’espace de travail 2.4.1. Créer une layout L’espace de travail est l’endroit dans lequel on va créer une layout. Il existe 2 catégories d’instruments : - Virtual instruments : ces instruments permettent la visualisation et/ou la modification de variables. - Data acquisition : permettent l’acquisition de variables (à l’écran ou dans un fichier). Le logiciel offre également la possibilité grâce à l’onglet ‘Custom instruments’ d’éditer de nouveaux instruments et de les sauvegarder dans une librairie. Au départ, la layout est une fenêtre grise. Pour développer sa layout, il faut se mettre en mode Edit (icône ). Remarque : on peut réaliser plusieurs layouts dans un même projet. On passe de l’une à l’autre en cliquant sur l’onglet ‘Layout’ de la fenêtre de gauche et en choisissant la layout à ouvrir. Il faut ensuite ajouter tous les instruments de visualisation et de modification de variables. Ensuite, il faut affecter à chaque bloc sa variable et modifier les propriétés de l’instrument si besoin en double cliquant dessus. Dans la fenêtre d’outils, on récupère les différentes variables du schéma Simulink en effectuant un clic gauche sur la variable et en la faisant glisser jusqu’à l’instrument désiré. Le sigle signifie que l’on va pouvoir visualiser la variable. Le sigle signifie que l’on va accéder à la valeur de la variable et pouvoir la modifier. L’instrument ‘Capture Settings’ dans ‘data acquisition’ est un outil essentiel, il permet de choisir la durée de l’acquisition, de l’arrêter momentanément, de sauvegarder une acquisition de données (nous y reviendrons par la suite). Le bloc ‘XY Plotter’ dans ‘data acquisition’ permet la visualisation de la variable au cours du temps. Pour de plus amples informations, une description détaillée des instruments est donnée p.175-178 du livre Experiment Guide de Dspace. Pour modifier les propriétés d’un instrument, double-cliquer dessus puis sélectionner ‘Properties’. On peut ainsi modifier le nom d’une variable, régler l’échelle des axes, etc. 2.4.2. Sauvegarder des données sur fichier Control Desk offre la possibilité d’effectuer une acquisition de données. L’outil ‘Capture Settings’ dans ‘data acquisition’ dispose d’un onglet ‘capture variable’. On peut effectuer des acquisitions simples, avec sauvegarde automatique, acquisitions continues, etc. 8 On peut effectuer des sauvegardes au format csv ou mat. Le premier permet une sauvegarde dans un fichier ASCII éditable directement depuis ControlDesk. Le deuxième présente l’avantage d’être directement récupérable sur Matlab sous forme d’une structure. Après avoir ouvert le fichier .mat, on trace les différentes variables. On récupère le temps par la commande <nomdufichier>.X.Data et la (les) variable(s) observée(s) par <nomdufichier>.Y(n).Data. Un exemple de fichier permettant de tracer les courbes récupérées est donné dans le uploads/Ingenierie_Lourd/ dspace-important.pdf