Systemes temps reel de controle-commande Conception et implementation

SYSTÈMES
TEMPS RÉEL
DE CONTRÔLE-
COMMANDE
Conception
et implémentation
Francis Cottet
Emmanuel Grolleau
SÉRIE | EEA
ISBN 2 10 007893 3
Cet ouvrage présente une méthodologie complète et opérationnelle
de développement des systèmes temps réel de contrôle-commande.
Il permet au lecteur de :
• connaître et mettre en œuvre les méthodes de spécification et de
conception ;
• définir et paramétrer l’environnement d’exécution des systèmes ;
• réaliser l’implémentation multitâche basée sur un noyau temps
réel ;
• développer l’application en C, Ada ou LabVIEW™.
L’ouvrage fait également le point sur les dernières avancées dans le
domaine des systèmes temps réel multitâches. De nombreux exemples
industriels sont traités, permettant de comprendre puis de mettre en
œuvre les principes de cette méthodologie de développement.
Ce livre s’adresse à tous les ingénieurs ou techniciens concepteurs
d’applications temps réel de contrôle-commande de procédés
industriels. Il est également destiné aux étudiants en informatique
industrielle.
TECHNIQUE ET INGÉNIERIE
Série EEA
Francis Cottet • Emmanuel Grolleau
F. COTTET E. GROLLEAU SYSTÈMES TEMPS RÉEL
DE CONTRÔLE-COMMANDE
SYSTÈMES TEMPS RÉEL DE
CONTRÔLE-COMMANDE
Conception et implémentation
FRANCIS COTTET
est professeur à l’ENSMA
(École Nationale
Supérieure de Mécanique
et d’Aérotechnique).
EMMANUEL GROLLEAU
est maître de conférences
à l’ENSMA.
Tous deux
sont chercheurs
au Laboratoire
d’informatique
scientifique et industrielle
(LISI), dans l’équipe
« Système temps réel »,
coordonnée par Francis
Cottet lui-même.
www.dunod.com
GESTION INDUSTRIELLE
CONCEPTION
FROID ET GÉNIE CLIMATIQUE
MÉCANIQUE ET MATÉRIAUX
CHIMIE
ENVIRONNEMENT ET SÉCURITÉ
EEA

Francis Cottet
Emmanuel Grolleau
S
YSTÈMES TEMPS RÉEL
DE
CONTRÔLE-COMMANDE
Conception et implémentation
cottet_prelims Page I Mardi, 1. mars 2005 2:33 14

D
U MÊME AUTEUR
: F
RANCIS
C
OTTET
LabVIEW — Programmation et applications, Dunod, 2001
© Dunod, Paris, 2005
ISBN 2 10 007893 3
cottet_prelims Page II Mardi, 1. mars 2005 2:33 14

III
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
TABLE DES MATIÈRES
Avant-Propos V
1
•
Développement des systèmes de contrôle-commande 1
1.1 Introduction 1
1.2 Architecture des applications de contrôle-commande 7
1.3 Développement des applications de contrôle-commande 18
2
•
Spécification selon la méthode SA-RT 27
2.1 Introduction générale à la méthode SA-RT 27
2.2 Présentation de la syntaxe graphique de la méthode SA-RT 30
2.3 Les diagrammes flot de données 36
2.4 L’aspect contrôle de la méthode SA-RT 41
2.5 Spécification des processus primitifs 49
2.6 Spécification des données 51
2.7 Organisation générale de la méthode SA-RT 54
2.8 Exemples 56
2.9 Extensions de la méthode SA-RT 70
3
•
Conception selon la méthode DARTS 81
3.1 Introduction 81
3.2 Présentation de la méthode DARTS 85
3.3 Exemples de conception avec la méthode DARTS 102
4
•
Architectures systèmes 109
4.1 Architecture matérielle 109
4.2 Architecture logicielle 138
4.3 Réseaux et bus de terrain 160
5
•
Exécutifs temps réel 181
5.1 Introduction 181
5.2 Concepts des exécutifs temps réel 184
5.3 Principales normes temps réel 209
5.4 Exemples d’exécutifs temps réel 230

IV
6
•
Programmation des systèmes multitâches 245
6.1 Programmation C, Ada et LabVIEW 245
6.2 Programmation multitâche en langage C 285
6.3 Programmation multitâche en langage Ada 314
6.4 Programmation multitâche en langage LabVIEW 331
7
•
Traitement complet d’une application industrielle 341
7.1 Cahier des charges 341
7.2 Spécification 342
7.3 Conception 350
7.4 Implémentation sur simulateur 354
7.5 Spécification et conception adaptées 388
7.6 Implémentation de la commande réelle 394
7.7 Conclusion 405
8
•
Étude avancée des systèmes temps réel 407
8.1 Introduction 407
8.2 Modélisation des tâches 409
8.3 Ordonnancement des tâches indépendantes périodiques 431
8.4 Ordonnancement des tâches indépendantes apériodiques 447
8.5 Ordonnancement des tâches périodiques dépendantes 463
8.6 Analyse d’ordonnançabilité en environnement monoprocesseur 481
8.7 Ordonnancement en environnement multiprocesseur 491
Annexes
A
•
Représentation de l’information 513
B
•
Standards POSIX 519
C
•
Module de boîtes aux lettres POSIX 523
D
•
Module de communication Ada 533
Bibliographie 539
Lexique anglais – français 541
Sigles 546
Index 551