Типы вычислительных узлов — различия между версиями

Материал из roboforum.ru Wiki
Перейти к: навигация, поиск
Строка 1: Строка 1:
==Вычислительные узлы==
 
 
Для управления роботами чаще всего (кроме случая простейших [[BEAM-роботов]]) используются компьютеры или микроконтроллеры, позволяющие заложить в них требуемую программу действий и при необходимости её легко модифицировать простым перепрограммированием без физического вмешательства в робота. Основные плюсы и минусы каждого из вариантов:
 
Для управления роботами чаще всего (кроме случая простейших [[BEAM-роботов]]) используются компьютеры или микроконтроллеры, позволяющие заложить в них требуемую программу действий и при необходимости её легко модифицировать простым перепрограммированием без физического вмешательства в робота. Основные плюсы и минусы каждого из вариантов:
  
Строка 74: Строка 73:
 
|2.5-10$
 
|2.5-10$
 
|Требуется "обвязка" для работы
 
|Требуется "обвязка" для работы
|}
 
 
 
==Варианты компоновки вычислительных узлов==
 
В зависимости от задачи на роботе может находится как отдельный МК и больше ничего, так и целая сеть из вычислительных узлов. Ниже представлены наиболее часто используемые варианты компоновки вычислительных узлов робота:
 
 
{| style="color:green;background-color:#ffffe0;" cellpadding="5" cellspacing="0" border="1" width="100%" align="center"
 
!Вариант
 
!Схема
 
!Преимущества
 
!Недостатки
 
!Варианты реализации
 
!Стоимость организации связи
 
|-
 
|Одиночный МК
 
|[[Изображение:MCU-Robot_small.jpg]]
 
|Полная автономия, минимальные затраты, размеры, энергопотребление
 
|Очень малые вычислительные возможности.
 
 
Единственный МК занят работой с устройствами.
 
 
Требуются навыки программирования МК.
 
| -
 
|0$
 
|-
 
|Шина МК
 
|[[Изображение:Bus-MCU-Robot_small.jpg]]
 
|Полная автономия, минимальные затраты, размеры, энергопотребление.
 
 
Центральный МК разгружен от работы с периферией и поэтому может больше времени уделить другим задачам.
 
|Малые вычислительные возможности.
 
 
Требуются навыки программирования МК.
 
|Стандартный вариант - шина i2c.
 
 
Если нужна защищенность от помех, используют шину rs-485.
 
|i2c: 0$
 
 
rs-485: n*3$
 
|-
 
|КПК с шиной МК
 
|[[Изображение:HPC-Bus-MCU-Robot_small.jpg]]
 
|Полная автономия, минимальные затраты, размеры, энергопотребление.
 
 
Неплохие вычислительные мощности в распоряжение робота.
 
|Требуются навыки программирования КПК для разработки основной программы.
 
|Стандартный вариант - шина i2c, интерфейс с кпк - ttl-uart.
 
|0$
 
|-
 
|Ноутбук/ПК с подключенными звездой МК
 
|[[Изображение:PC-Star-MCU-Robot_small.jpg]]
 
|Простота программирования основной программы на ПК.
 
 
Значительные вычислительные мощности в распоряжение робота.
 
 
Общая пропускная способность взаимодействия с модулями на МК не ограничена 1 портом.
 
|Значительные размеры, вес и энергопотребление вычислительного блока.
 
 
Каждый модуль с МК более сложен из-за интерфейса с центральным узлом.
 
 
На центральном вычислительном узле должно быть достаточно портов для подключения всех модулей.
 
|Стандартные варианты - rs-232, USB.
 
|n*(3-30$)
 
|-
 
|Ноутбук/ПК с шиной МК
 
|[[Изображение:PC-Bus-MCU-Robot_small.jpg]]
 
|Простота программирования основной программы на ПК.
 
 
Значительные вычислительные мощности в распоряжение робота.
 
 
Каждый модуль МК более простой, так как им не требуется интерфейс с ПК.
 
 
Требуется всего 1 порт на центральном узле для подключения всех модулей на МК.
 
|Значительные размеры, вес и энергопотребление вычислительного блока.
 
 
Ограниченная пропускная способность единственного канала через который центральный узел взаимодействует со всеми МК.
 
|Стандартные варианты интерфейса с центральным узлом - rs-232, USB.
 
Стандартные варианты шины - i2c, если нужна защищенность от помех, используют шину rs-485.
 
|rs232: ~20$
 
 
usb: ~50$
 
 
+
 
 
i2c: 0$
 
 
rs-485: n*3$
 
|-
 
|Ноутбук/ПК с шиной МК через радиоканал
 
|[[Изображение:PC-Radio-Bus-MCU-Robot_small.jpg]]
 
|Значительная автономия, минимальные размеры, энергопотребление робота.
 
 
Простота программирования основной программы на ПК.
 
 
Значительные вычислительные мощности в распоряжение робота.
 
|Робот не является полностью автономным и может действовать только в некотором радиусе стабильной связи с центральным вычислительным узлом.
 
 
Ограниченная пропускная способность единственного канала через который центральный узел взаимодействует со всеми МК.
 
|Варианты интерфейса с центральным узлом - rs-232, USB, ethernet.
 
Варианты радиоканала - специализированный радиоканал, Bluetooth, WiFi, Wireless USB.
 
Варианты шины - i2c, если нужна защищенность от помех, используют шину rs-485.
 
|
 
Радиоканал: 50-300$
 
 
+
 
 
i2c: 0$
 
 
rs-485: n*3$
 
 
|}
 
|}

Версия 18:37, 8 декабря 2007

Для управления роботами чаще всего (кроме случая простейших BEAM-роботов) используются компьютеры или микроконтроллеры, позволяющие заложить в них требуемую программу действий и при необходимости её легко модифицировать простым перепрограммированием без физического вмешательства в робота. Основные плюсы и минусы каждого из вариантов:

Тип вычислительного узла Вид Производительность Потребляемое питание Вес и габариты Стоимость Особенности
Системный блок ПК Системный блок ПК 2-10млрд.опер./сек 200-500Вт Большие (50x25x60см) 300$ и выше (обычно уже есть) Не переносит вибрации
Ноутбук Ноутбук 1-4млрд.опер./сек 35-100Вт Средние (30x25x6см) 500$ и выше (возможно уже есть) Плохо переносит вибрации
Автомобильный ПК Автомобильный ПК 0.8-2.5 млрд.опер./сек 80-150Вт Средние (21x27x7см) 350$ и выше Хорошо переносит вибрации
КПК КПК 200-600 млн.опер./сек 1-2Вт Малые (12x8x2см) 300-800$ и выше Неплохо переносит вибрации
Контроллеры на базе 16/32-битных МК (ARM9) Контроллеры на базе 16/32-битных МК (ARM9) 80-250 млн.опер./сек 0.5Вт Мини (10x10x1см) 100-200$ Не всегда удачно выбраны разъемы и дополнительные компоненты размещенные на плате
Контроллеры на базе 16/32-битных МК (ARM7) Контроллеры на базе 16/32-битных МК (ARM7) 10-60 млн.опер./сек 0.2Вт Мини (10x10x1см) 50-200$ Не всегда удачно выбраны разъемы и дополнительные компоненты размещенные на плате
Контроллеры на базе 8-битных МК (AVR,PIC) Контроллеры на базе 8-битных МК (AVR,PIC) 1-16 млн.опер./сек 0.1Вт Мини (10x10x1см) 20-200$ Не всегда удачно выбраны разъемы и дополнительные компоненты размещенные на плате
МК 8-битные в DIP-корпусах (AVR,PIC) МК 8-битные (AVR,PIC) 1-16 млн.опер./сек 0.05Вт Микро (3x1.5x0.5см) 2.5-10$ Требуется "обвязка" для работы