For the design, implementation, performance optimization, and predictive maintenance of high-speed real-time control systems with sub-millisecond control periods, the capability to acquire large volumes of high-rate control data in real time is required without interfering with normal control operation that is repeatedly executed in each extremely short control cycle. In this study, we propose a control-data acquisition method for high-speed real-time control systems with sub-millisecond control periods, in which control data are transferred to an external host device via Ethernet in real time. To enable the transmission of high-rate control data without disturbing the real-time control operation, a multicore microcontroller unit (MCU) is adopted, where the control task and the data transmission task are executed on separately assigned central processing unit (CPU) cores. Furthermore, by applying a double-buffering algorithm, continuous Ethernet communication without intermediate waiting time is achieved, resulting in a substantial improvement in transmission throughput. Using a control card based on TI’s multicore MCU TMS320F28388D, which consists of dual digital signal processor cores and one connectivity manager (CM) core, the proposed control-data acquisition method is implemented and an actual experimental environment is constructed. Experimental results show that the double-buffering transmission achieves a maximum throughput of 94.2 Mbps on a 100 Mbps Fast Ethernet link, providing a 38.5% improvement over the single-buffering case and verifying the high performance and efficiency of the proposed data acquisition method.

본 논문에서는 DSP(Digital Signal Processor)의 펌웨어 업데이트 과정에서 기존 통합개발환경 사용의 복잡성과 비효율성을 개선하기 위해 이더넷(Ethernet) 통신 기반의 업데이트 방법을 제안한다. 제안된 방식은 DSP가 PC로부터 이더넷 프레임 형태의 특정 Key 값을 수신하면, 인터럽트를 기반으로 펌웨어 업데이트 함수를 자동 실행하도록 설계되었다. PC는 펌웨어 바이너리 파일을 일정 바이트 단위로 DSP에 전송하며, DSP는 이를 분석하여 데이터 블록 크기, 플래시 메모리 목적지 주소, 데이터 값을 식별하고 플래시 메모리에 기록한다. 업데이트 완료 후 DSP는 자동으로 재부팅되어 새 펌웨어를 실행한다. TI TMDSCNCD28388D 제어 카드를 이용해 제안된 방법을 구현하고, 그 성능과 안정성을 검증함으로써 DSP 펌웨어 업데이트의 효율적이고 간편한 대안을 제시한다.