ОРГАНИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ
СИСТЕМ [4, 11]
Общие сведения[11]
В состав МП системы помимо микропроцессоров, в зависимости от ее назначения, может входить различное число устройств постоянной и оперативной памяти и периферийных устройств – внешних запоминающих устройств на магнитных дисках и разнообразных устройств ввода-вывода (дисплеев, печатающих устройств, аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, различных датчиков и приемников информации). При этом должна обеспечиваться возможность связи между этим устройствами и обмена информации с необходимой скоростью. Устройства МП системы связываются друг с другом при помощи сопряжений, которые называются интерфейсами. Интерфейс представляет собой совокупность линий и шин, сигналов, электронных схем и правил (протоколов), обеспечивающих обмен информации между устройствами системы. Производительность, надежность и эффективность использования МП систем определяется не только характеристиками интерфейсов, связывающих устройства системы. Создание эффективной и гибкой организации взаимодействия и обмена информацией между устройствами осложняется тем, что устройства различаются по физическим принципам действия, выполняемым рабочим операциям, используемым командам, управляющим сигналам и форматам данных, скоростям передачи информации. Входящие в состав системы периферийные устройства, а также оборудование, связанное с МП системой технологического процесса работают асинхронно относительно друг друга и процессора (программы), а запросы с их стороны на установление связи и обмен информацией могут возникать в произвольные моменты времени.
Организация взаимодействия и обмена информацией между устройствами (модулями) MП системы должна обеспечивать:
− возможность реализовать МП системы с различной конфигурацией (различным составом устройств), включать в систему новые устройства без каких-либо переделок в аппаратуре, а лишь путем добавления программ, обслуживающих эти устройства;
− возможность эффективной реализации обмена информацией в системе, содержащей устройства со значительно различающимися скоростями передачи данных, причем в условиях, когда запросы на операции ввода-вывода от устройств системы и из внешней по отношению к системе среды поступают в произвольные моменты времени (асинхронно относительно программы, выполняемой процессором) и имеют разную относительную срочность исполнения;
− возможность параллельного во времени выполнения процессором программы, а периферийными устройствами ввода-вывода;
− упрощение и унификацию программирования операции ввода-вывода с исключением необходимости учета особенностей того или иного периферийного устройства.
Указанные выше требования удается реализовать на основе следующих архитектурных решений, характерны для построения МП средств.
Унифицированные (независимо от типа периферийного устройства) форматы команд ввода и вывода и форматы данных используются в операциях обмена информацией через интерфейс. Преобразование унифицированных форматов данных и команд в специальные форматы, специфические приказы (управляющие коды) и сигналы, соответствующие отдельным периферийным устройствам, производится в специальных электронных блоках управления (адаптерах или контроллерах), через которые периферийные устройства подключаются к общим шинам. Унификация распространяется на семейство (серию) МП средств.
Унифицированный интерфейс, т.е. унифицированный по составу и назначению набор линий и шин связи, унифицированные схемы подключения, сигналы и протоколы обмена информации через интерфейс.
Наличие в составе интерфейса средств (линий управления и специализированных схем) для осуществления системы прерываний с программно-управляемым приоритетом, обеспечивающей обслуживание формируемых периферийными устройствами запросов на обмен информацией через интерфейс. Особенностью архитектуры МП средств является связь системы прерывания с шинами и протоколами работы интерфейса.
Наличие нескольких способов (режимов) передачи информации через интерфейс повышает гибкость интерфейса, позволяет выбирать наиболее подходящий режим с учетом характеристик периферийного устройства и структуры передаваемого сообщения (отдельное слово или массив слов).
Важной особенностью обмена информации в МП системах является использование специализированных интерфейсных БИС, позволяющих в значительной степени освобождать процессор от рутинной работы по управлению операциями ввода-вывода, выполнению вспомогательных процедур преобразования форматов данных, подсчета количества передаваемых байт, организацией выдержек времени и т.д.
Программная настраиваемость интерфейсных БИС дает исключительно широкие возможности для построения гибких и эффективных МП систем управления и обработки данных.
Способы организации передачи информации[4, 11]
В МП системах используются три способа передачи информации между устройствами:
1. Программно-управляемая передача, инициируемая процессором;
2. Программно-управляемая передача, инициируемая запросом прерывания от периферийного устройства;
3. Прямой доступ к памяти (ПДП).
В первом способе передача слов производится через регистры МП по соответствующей команде программы, а при втором способе – запросом прерывания от периферийного устройства, что освобождает процессор от необходимости опроса периферийных устройств на предмет необходимости начала обмена информацией. При программно-управляемой передачи данных МП на все время этой операции отвлекается от выполнения основной программы, что ведет к снижению производительности МП системы. Особенно это становится заметным при пересылке блока данных, когда МП для каждого передаваемого байта должен выполнить довольно много команд, чтобы обеспечить буферизацию данных, подсчет количества переданных байт. Более того, скорость передачи данных через МП может оказаться недостаточной для работы с высокопроизводительными периферийными устройствами.
Прямой доступ к памяти (ПДП) – это производительный способ передачи данных, который обеспечивает автономно от МП установление связи и обмен информацией между ОЗУ и периферийным устройством.
Этот способ, повышая предельную скорость ввода-вывода информации и общую производительность МП системы, делает ее более приспособленной для работы в системах реального времени. Прямым доступом к памяти управляет контроллер ПДП.
Унифицированные интерфейсы БИС[4, 11]
В настоящее время в организации связи периферийных устройств с МП системой широко применяются децентрализованное управление вводом-выводом, унификация функциональных возможностей блоков управления периферией, посредством которых периферия присоединяется к интерфейсу, а этим блокам придаются свойства программной настраиваемости на выполнение определенных функций. Различные унифицированные программно настраиваемые электронные блоки управления вводом-выводом, порты ввода-вывода, адаптеры, контроллеры и т.п. объединяются понятием интерфейсные схемы.
Разнообразные периферийные устройства сопрягаются с МП системой посредством небольшого числа унифицированных интерфейсных БИС. Их отличает высокая универсальность, которая достигается путем программирования выполняемых ими функций. Функциональное назначение интерфейсных БИС может устанавливаться коммутацией их управляющих входов, управляющими сигналами от внешних источников или со стороны МП. В результате появляется возможность устанавливать такие параметры интерфейсных БИС, как направление передачи данных, скорость передачи, формат передаваемого слова, контроль на четность или нечетность и т.д. в зависимости от условий применения. Это в свою очередь существенно облегчает проектирование МП системы, но требует от разработчика глубокого понимания работы интерфейсных БИС.
ПРОГРАММИРУЕМЫЙ СВЯЗНОЙ АДАПТЕР[4, 12]
Внутренняя организация адаптера[4, 12]
Для построения интерфейса МП систем с устройствами последовательной передачи данных используются специализированные интерфейсы БИС, которые получили название программируемых связных адаптеров (ПСА). Также как и ППА, они построены на основе принципа программного задания выполняемых функций
В отличие от ППА связной адаптер К580ВВ51 выполняет более сложные функции преобразования формы представления информации, по согласованию протоколов обмена данными внутри МП системы и вне ее. ПСА предназначен для работы, как в цепях последовательной асинхронной связи, так и в цепях синхронного обмена. Подобный универсализм потребовал бы при традиционных методах проектирования интерфейса цифровых систем очень большого числа управляющих сигналов, что невозможно реализовать из-за ограниченного числа внешних выводов БИС. Все данные, которые характеризуют потребности периферийного оборудования, режим работы интерфейса, помещаются в ПСА программируемым способом с использованием стандартных команд МП и управляющих слов.
ПСА обеспечивает полный дуплексный режим передач, детектирования фальстартовых посыпок, может использовать различные способы представления стоповых бит, проверку ошибок по четности и ошибок в формате (рис. 66, 69).
Программируемый связной адаптер, под воздействием простейших команд ввода/вывода, может осуществлять прием информации, представленной последовательным кодом, преобразование в стандартную параллельную форму, а также выдачу байта данных, представленного параллельным кодом, в последовательном коде с соответствующими битами обращения: стартовыми, стоповыми и контрольными.
Схема управления чтением (записью) регистра: регистра управляющего слова (УС) и регистра инструкции. Через буфер шины данных МП по сигналу записи ЗП записывает в ПСА или данные или УС. По сигналу ЧТ МП может прочитать из ПСА или данные или информацию о состоянии связного оборудования (СТАТУС). Сигнал на входе УС/Д извещает ПСА о том, какого рода символ он принимает: или слова управления (при 1) или данные (при 0).
шина |
Внутренняя |
Рис. 66. Структура программируемого связного адаптера
|
УСРР асинхронного режима | Скорость передачи | УСРР синхронного режима |
| ||||||||||
а) | |||||||||||||
Длина символа | |||||||||||||
Синхр. режим | 1:1 | 1:16 | 1:64 | ||||||||||
Длина символа | |||||||||||||
5 бит | 6 бит | 7 бит | 8 бит | ||||||||||
Контроль | |||||||||||||
5 бит | 6 бит | 7 бит | 8 бит | 1-разрешен; 0-запрещен | |||||||||
Контроль | Тип контроля | ||||||||||||
1-разрешен; 0-запрещен | 1-четность; 0-нечетн. | ||||||||||||
Тип контроля | Вид синхронизации | ||||||||||||
1-четность; 0-нечетность | 0-внешняя; 1-внутр. | ||||||||||||
Число стоповых разрядов | Число символов синхронизации | ||||||||||||
1 - один символ; | 0 - два символа | ||||||||||||
D7 | - | 1 бит | 1,5 бит | 2 бит |
Рис. 67. Формат управляющего слова УССР: а) асинхронный режим работы;
б) синхронный режим работы
Управляющее слово инструкции (УСИ) | D0 | Разрешение передачи: 1 – разрешена; 0 – запрещена |
D1 | 1 – запрос готовности передатчика терминала к обмену | |
D2 | Разрешение приема: 1 – разрешен; 0 – запрещен | |
D3 | 0 – норма; 1 – конец передачи | |
D4 | 1 – устанавливает все триггеры в нуль | |
D5 | 1 – запрос готовности приемника терминала к обмену | |
D6 | 1 – программный сброс ПСА в исходное состояние | |
D7 | Вход в режим ожидания: 1 – разрешение поиска символа синхронизации |
а)
Управляющее слово состояния (УСС) | D0 | ГТПер | 1 – готовность ПСА принять данные из МП для передачи терминалу |
D1 | ГТПр | 1 – готовность ПСА передать в МП данные, принятые от терминала | |
D2 | ППер | 1 – передатчик пуст; фиксация окончания посылки данных | |
D3 | К | Контроль: 1 – обнаружение ошибки (чет/нечет) в принятых данных | |
D4 | ПС | Потеря символа: 1 – процессор не считал символ до поступления следующей посылки данных | |
D5 | ОФ | Ошибка в формате: 1 – в конце посылки ПСА не обнаружил биты останова | |
D6 | ЧС | Частота синхронизации: программируемый вход/выход, используемый в режиме синхронного приема | |
D7 | ГТД | 0 – данные в МП подготовлены к передаче в ПСА |
а)
Рис. 68. Форматы управляющего слова УСИ (а) и слова состояния (статуса) (б)
Любые операции обмена, записи или чтения возможны только в том случае, если на входе селекции ВК присутствует нулевой сигнал. Сигналы схемы управления модемом могут быть использованы в зависимости от особенности применяемого оборудования для получения информации и для управления режимами приема-передачи.
Для управления ПСА используются два формата управляющих слов: УСРР и УСИ (рис. 67, 68). Управляющее слово УСРР определяет режим работы ПСА. Это управляющее слово должно быть передано сразу же вслед за операцией СБРОС.
Входные сигналы | Операции и вид информации | |||
УС/Д | ЧТ | ЗП | ВК | |
ПСА → ШД (данные) | ||||
ШД → ПСА (данные) | ||||
ПСА → ШД (состояние) | ||||
ШД → ПСА (УС) | ||||
X | X | X | ШД → высокий импеданс |
Рис. 69. Основные режимы работы ПСА
Все управляющие слова загружаются в ПСА после слова УСРР.
Управляющее слово инструкции (УСИ) может быть загружено в адаптер на
любом участке блока данных, что позволяет организовать оперативное
программное изменение режима прием-передача. Вслед за словом УСРР
должны следовать слова УСИ, а для синхронных режимов символы
синхронизации. Жесткие ограничения на последовательность загрузки управляющих слов накладываются внутренней организацией ПСА, в котором регистры управления адресуются встроенным счетчиком.
Модуль пересчета счетчика изменяется в зависимости от двух младших разрядов слова УСРР. В асинхронном режиме загружаются только регистры режима и команды. В синхронном режиме, кроме того, могут загружаться 1 или 2 символа синхронизации.
Множество вариантов использования адаптера, которые представляются форматом слова УСРР, предполагает использование ПСА в МП системах разной сложности и с различными характеристиками интерфейса.
С этой целью используется операция чтения состояния, которая по сигналу чтения ЧТ позволяет следить за процессом приема передачи, то есть реализовать программный доступ, оказывается исключительно полезным в тех участках прикладной программы МП системы, в которых возникает необходимость удостовериться в отсутствии ошибок. ПСА представляет возможность выполнить проверку на четность или нечетность, проверку на целостность блока данных, и в асинхронном режиме работы осуществлять контроль формата.
Некоторые из разрядов регистра состояния ПСА могут быть прочитаны МП не только под воздействием программы, так как они выводятся как самостоятельные осведомительные символы из ПСА (рис. 66).
Это дает возможность использовать их для выполнения процедур прерывания по вводу/выводу, обмену с квинтированием, буферизацией сообщений.
СРЕДСТВА СОПРЯЖЕНИЯ С ОБЪЕКТАМИ [4, 12]
Общие сведения[4, 12]
При подключении объекта управления к интерфейсу МП системы должны быть выполнены следующие требования:
1. При обмене информацией должны быть обеспечены гальваническая развязка
и помехозащищенность сигналов;
2. Автоматический контроль целостности линии связи;
3. Электрические сигналы обмена информацией между объектами и средствами
интерфейса должны быть согласованы по уровню и быстродействию.
Эти требования при передаче цифровых кодов обычно легко реализуется путем использования на стороне приемника оптронов, подключенных к источнику сигнала витой парой проводов или ленточным кабелем, в котором для передачи сигнала используются два рядом находящихся провода и организацией сигнала, в котором высоким уровнем является сила тока 5 мА, а низким – 0 мА.
Более сложной задачей является сопряжение объекта, имеющее аналоговые входные и выходные сигналы. Для преобразования управляющего воздействия, вырабатываемого МП в виде двоичного кода, который выдается в соответствующий порт ввода/вывода в аналоговый сигнал (обычно в виде напряжения постоянного тока) используются цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП). Выходные аналоговые сигналы объекта управления обычно сначала преобразуют в унифицированный электрический сигнал в виде силы постоянного тока (0...5 мА) или постоянного напряжения (-10...+10В), затем при помощи аналого-цифрового преобразователя (АЦП) преобразуют в двоично-параллельный код, считываемый МП через соответствующий порт. Как при цифро-аналоговом так и при аналого-цифровом преобразовании гальваническая развязка достигается установкой оптронов между портом ввода/вывода и преобразователем.
В зависимости от требовании к быстродействию, простоте и стоимости могут быть выбраны различные варианты сопряжения МП системы и объекта.
Цифро-аналоговые преобразователи[4, 12]
ЦАП вырабатывают напряжение или ток, функционально связанные с управляющим кодом. Причем функциональная зависимость в большинстве случаев линейна. Для преобразования двоичного кода в аналоговый сигнал обычно формируют токи, пропорциональные весам (разрядам) кода, и затем суммируют те из токов, которые соответствуют единичным значениям в соответствующих разрядах входного кода.
Широкое распространение в системах автоматики нашли ЦАП серии
К572, в которых использование МОП транзисторов для переключения токов в
соответствии с входным кодом позволило изменить опорное напряжение как по величине, так и по знаку. В результате ЦАП приобрели свойства перемножителя входного напряжения управляющего кода, что существенно расширило область применения.
В качестве источника поразрядно взвешенных токов (рис. 70) используется резисторная матрица R-2R, питающаяся непосредственно от источника спорного напряжения Ur. Благодаря такому построению матрицы, напряжение в последующем узле уменьшается в два раза, следовательно, через последующий регистр 2R протекает тока в два раза меньше, чем через предыдущий регистр 2R. Полученные таким образом двоично взвешенные токи распределяются десятью МОП переключателями (SO...S9), а на выходе ЦАП формируются токи I1 и I2. Ток I1 изменяются пропорционально управляющему коду N, а ток I2 дополняет ток I1 до полного тока I0 (I2 = I0 + I1). В разных экземплярах ЦАП I0 может лежать в диапазоне от 0,5 до 2 мА (номинальное значение – 1 мА).
Рис. 70. Схема ЦАП 572ПВ1. СЗР – старший значащий разряд;
МЗР – младший значащий разряд
Выходное напряжение ЦАП снимается с выхода дополнительного операционного усилителя А1 и определяется равенством:
Данная схема реализует двухквадратное умножение (входящий код рассматривается как целое число без знака). Реализация 4-х квадратного умножения (входной сигнал распознается как дополнительный код) требует незначительного усложнения схемы. Умножающий ЦАП удобно использовать для построения усилителя с управляемым коэффициентом усиления (используемого, например, для программного нормирования аналоговых сигналов ), для чего аналоговый входной сигнал подается вместо опорного напряжения, а коэффициент усиления задается кодом N. Умножающий ЦАП может быть применен и для выполнения операции деления, для чего он должен быть включен в цепь обратной связи операционного усилителя.
Качество ЦАП характеризуется следующими параметрами: количество двоичных разрядов n, номинально выходной ток Iном, время установления выходного сигнала после изменения управляющего кода Туст, погрешность полной шкалы Dпш, погрешность линейности Dл, дифференциальная нелинейность Dн. Погрешности АЦП могут быть выражены в процентах и квантах.
Кривая Uвых.ид. (рис. 70) соединяет точки соответствующие идеальной зависимости выходного напряжения от входного кода. Кусочно-линейная зависимости Uвых.р.. представляет реальную зависимость. Разность Uвых.р. − Uвых.ид. для максимального значения кода N и является погрешностью полной шкалы.
Наибольшее отклонения кривой Uвых.р. от прямой, соединяющей две крайние точки этой кривой, характеризует погрешность линейности Dл. Дифференциальная нелинейность Dд определяется как наибольшая по модулю разность единичного приращения (кванта) выходного напряжения Qм и среднего значения этого приращения Qc. Если Dд больше одного кванта, то зависимость Uвых от N может быть немонотонной.
Рис. 71. Погрешности преобразования в ЦАП
Аналого-цифровые преобразователи[4, 12]
Различным методам построения АЦП соответствуют устройства, различающиеся по точности, быстродействию, помехозащищенности, сложности реализации. В МП системах автоматически наибольшее распространение получили ЦАП поразрядного взвешивания, как наиболее простые и обладающие быстродействием, достаточным для решения широкого круга технических задач. Для достижения высокого быстродействия применяют АЦП параллельного преобразования. Интегрирующие АЦП имеют относительно невысокое быстродействие, но обладают высокой помехозащищенностью от индустриальных помех.
Сущность работы АЦП поразрядного взвешивания (последовательного приближения) раскрыта на рис. 72.
Рис. 72. АЦП последовательного приближения: а) функциональная схема;
б) временная диаграмма
Генератор тактовых импульсов ГТИ вырабатывает импульсы UR, которые поступают на регистр последовательного приближения РПП. Выходной аналоговый сигнал Uвх. поступает на схему выборки-хранения СВХ, которая до начала АЦП работает в режиме выборки и проходит через СВХ практически без искажения, то есть U'вых. = Uвых. При поступлении сигнала ПУСК начинается процесс преобразования. СВХ переходит в режим хранения (аналоговой памяти), в котором U'вых. = const. Первый импульс ГТИ устанавливает в 1 старший разряд выходного кода РПП и в 0 остальные его разряды. В результате этого на входе ЦАП устанавливается напряжение UЦАП = Uоп/2. Это напряжение сравнивается компаратором К с U'вх.. Если UЦАП > U'вх., то компаратор вырабатывает сигнал сброса текущего разряда кода СБР. Таким образом, во время действия следующего действия ГТИ текущий разряд сбрасывается в 0 при UЦАП > U'вх. или сохраняется при UЦАП < U'вх.. Этим же импульсом в 1 устанавливается следующий разряд кода, который и становится текущим. Далее процесс повторяется до тех пор, пока не будет взвешен последний разряд, после чего РПП выдает сигнал конца преобразования ГОТОВ, который используется МП системой для считывания входного кода и для перевода СВХ в режим выборки. Очевидно, что СВХ в режиме хранения предупреждает появление грубых ошибок в процессе преобразования при наложении на входной сигнал импульсных помех и что длительность преобразования определяется периодом импульсов ГТИ и количеством разрядов выходного кода.
В дешевых и не требующих высокого быстродействия МП системах один ЦАП последовательного приближения используется для преобразования нескольких предварительно нормированных аналоговых сигналов.
Для этого источники этих сигналов подключаются к ЦАП через коммутатор аналоговых сигналов, представляющий собой набор транзисторных аналоговых ключей, управляемых выходным кодом МП системы.
МП выдает соответствующий код, который подключает к входу АЦП заданный источник сигнала, а затем выдает на АЦП сигнал ПУСК.
В настоящее время промышленностью специально для МП систем выпускаются 1-канальные ЦАП К572ПВ3 и 8-канальные АЦП К572ПВ4. В ИМС К572ПВ4 с помощью аналоговых сигналов ключей встроенного коммутатора 8 входные аналоговые сигналы поочередно подаются на вход АЦП последовательного приближения. Результаты преобразования записываются во встроенное ОЗУ на 8 однобайтовых слов.
Каждому из входных каналов соответствует своя ячейка памяти ОЗУ, так что после 1 цикла работы коммутатора в ОЗУ хранится информация по
всем восьми каналам. Схема может быть настроена и на одноканальный режим. В этом случае в ОЗУ будут храниться коды, соответствующие 8-ми последовательным значениям входного сигнала. Считывание информации из ОЗУ может осуществляться в произвольном порядке, путем задания адреса при помощи внешнего трехразрядного кода. Диапазон измеряемого напряжения составляет 2,5В с допускаемым смещением от нуля 1,25В в ту или другую сторону. Суммарное время преобразования для данного АЦП составляет 80 тактов внешнего генератора импульсов и не должна быть меньше 32 мс.
МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ [4, 13]
Общие сведения[4, 13]
МП система диагностики электроприводов экскаваторов-драглайнов разработана на кафедре электропривода и автоматизации Кузбасского государственного технического университета и внедрена на экскаваторе типа ЭШ 13/50 на разрезе «Томусинский». Система выполнена на базе МП контроллера МС 2702 и предназначена для контроля усталостных повреждений в элементах трансмиссии главных электроприводов, а также для защиты этих приводов от потери управления.
Рабочие подсистемы защиты обеспечиваются контролем величины задания скорости, фактической скорости привода и величины тока I. Напряжения пропорциональные указанным параметрам, гальванически развязываются от силовой схемы и схемы управления и нормируется схемами гальванической развязки для всех приводов экскаватора. За базовые значения при нормировании приняты: 2 номинала сигнала задания (5В); 2 с половиной значения стопорного тока наиболее мощного привода тяги (4В); 2 номинала фактической скорости (5В). Таким образом, расчетный диапазон изменения аналоговых сигналов на входе АЦП составляет -10...+10В. Переключение сигналов на входе АЦП осуществляется 12-канальным коммутатором (3 канала используются подзадачей контроля усталостных повреждений). Основу 8-разрядного АЦП составляет ЦАП и компаратор, коды на ЦАП выдает контроллер, и они формируются по алгоритму поразрядного взвешивания. Работой коммутатора также управляет контроллер.
Для оперативного контроля работы МП системы помимо штатного контрольного пульта управления (КПУ) предусмотрен 2-разрядный дисплей, получающий информацию от контроллера в виде 14-разрядного кода (с целью экономии временного ресурса использована статическая индикация – по 7 двоичных разрядов на каждую 7-сегментную светодиодную матрицу). Для оперативного управления системой предусмотрено 6 кнопок: ПУСК (пуск программы); ОСТН (остановка программы и выход в отладочный режим); ПОВР (индикация 2 младших разрядов счетчика усталостных повреждений редуктора поворота); ПОДМ (аналогично для подъема); ТЯГА (аналогично для тяги). Обслуживание осуществляется путем периодического считывания их состояния через порт ввода/вывода.
При аварии на дисплей выводится 2-разрядный 10-код, причем в старшем разряде индицируется код привода (1 – поворот, 2 – подъем, 3 – тяга); а в младшем – код при аварии (1 – задание скорости больше 1,25 допустимого, 2 – фактическая скорость > 1,25 допустимого, 3 – стопорный ток выше 1,25 допустимого, 4 – не выполняется реверс или разгон в заданном направлении, 5 – не выполняется остановка привода, 6 – не выполняется торможение привода). При этом блокируется запрос – вывод на дисплей усталостных повреждений, хотя их счет продолжается. При нормальной работе приводов в младший разряд дисплея выводится символ «Р».
В качестве портов ввода/вывода в контроллере предусмотрены 2 параллельных адаптера К580 ВВ55 со следующей адресацией портов для l-гo: (F0 – порт A, F1 – порт В, F2 – порт С, F3 – РУС) и 2-гo: (F4 – порт A, F5 – порт В, F6 – порт С, F7 – РУС) адаптеров. Порты 1-го адаптера служат для: вывода кода на старший разряд дисплея (разряды А0...А6); ввода сигналов от кнопок СБРС, ПУСК, ОСТН, СВРА и выходного сигнала счетчика 2 интервального таймера К 580 ВН51 контроллера (разряды В0...В4); вывода сигнала на аварийное отключение привода (С0). Порты 2-го адаптера служат для: вывода кода на ЦАП (А0...А7); вывода кода на младший разряд дисплея (В0...В6); вывода кода канала АЦП (С0...С3); ввода сигнала от кнопок ПОВР, ПОДМ, ТЯГА (С5, С6 и С7); ввода сигнала компаратора АЦП (С4).
Счетчик 0 таймер задействован для организации связи с КПУ. На вход счетчика 1 подаются импульсы от системного генератора контроллера с частотой 2 МГц, которую он делит на 20. Выход счетчика 1 соединен с входом счетчика 2, который делит частоту еще па 2000. Полученный на его выходе сигнал с периодом 20 мс используется для периодического ввода параметров привода с периодичностью 0,1 с. Адреса счетчиков: Е0 – счетчик, Е1 – счетчик 1, Е2 – счетчик 2, ЕЗ – РУС.
Главная программа MAIN настраивает конфигурацию системы, задает требуемую последовательность исполнения подпрограмм в рабочем и отладочном режимах, индикацию основных параметров системы диагностики (усталостные повреждения по запросу пользователя, коды аварии и привода при диагностировании аварийной ситуации, нормальная работа). Управление системой оператором осуществляется периодическим считыванием состояния кнопок. В программе MAIN анализируется состояние кнопок СБРС, ПУСК и СБАС, вызывается подпрограмма OBSIZ, обнуляющая счетчики усталостных повреждений. Нажатие кнопки СБРА ведет к сбросу сигнала аварии (SGOTKL = 0). Нажатие на кнопку ПУСК ведет к вызову подпрограммы PUSK, вызову подпрограммы индикации усталостных повреждений INDIZ.
Подпрограмма PUSK обнуляет счетчики аварий, флаги, регистры средних значений и регистры остатка. Кроме этого настраивает счетчики таймера 1 и 2 на заданные интервалы времени, обеспечивает вызов АЦП преобразования, вычисление усталостных повреждений и их индикации, запуск процедур выявления аварийных ситуаций, их индикации и отключения приводов. При отсутствии сигнала аварии (SGOTKL = 0) или режима вывода на дисплей усталостных повреждений (FLGINO = 0) на дисплей выводится символ «Р», сигнализирующий о работе подпрограммы. Сигналы счетчика 2 используются для запуска АЦП через 2О мс, чтения и анализа результатов преобразования, а также для формирования в ячейке памяти ОТМЕТ сигнала с периодом 0,1 с для вызова подпрограммы анализа аварийных ситуаций AVAR. Возврат из подпрограммы PUSK осуществляется при нажатии на кнопку ОСТН.
Подпрограмма АЦП АСР переключает коммутатор сигналов на очередной канал, задает выдержку времени для завершения переходных процессов и осуществляет преобразование методом поразрядного взвешивания.
Результатом преобразования является смещенный 8-разрядный двоичный код, минимальному значению которого (ООН) соответствует U = -10B, половинному значению (80 Н) соответствует 0В, а максимальному значению (FFH) соответствует +10В. Паузы для устранения влияния переходных процессов в ЦАП и коммутаторе формируются за счет выполнения МП подготовительных операций после вывода команд на соответствующие переключения.
Программа использует ячейки ОЗУ с адресами 2300Н-2337Н и разнесена по 3 ИМС ППЗУ. В ППЗУ с адресным пространством 5800H-5FFFH записаны коды программы MAIN, подпрограмм PUSK, OSTAN, АСР, INDIZ, SBRAV. В ППЗУ с адресным пространством 6000Н-67FFH записаны коды подпрограммы IZNOS и соответствующих подпрограмм процедур. В ППЗУ с адресным пространством 6800H-6FFFН хранятся коды подпрограмм AVAR и входящих в нее процедур. Адресное пространство 7000Н-77FF используется энергонезависимым ОЗУ, сохраняющим значения повреждений при отключение сетевого питания.
Ввиду схемных особенностей контроллера МС-2702 программа должна согласовывать свой старт с монитором контроллера, учитывать, что при вводе и выводе информации через порты К580 ВВ55 ее коды инвертируются.
Текст программы МП системы диагностики[4, 13]
В тексте программы используются следующие дерективы ассемблера: ORG – задание адреса программы, EQU – присвоение ячейкам имен, DB - резервирование байта памяти и присвоение ему значения, DW – резервирование 2-х байт памяти и присвоение им значения, ; − комментарий, END – конец текста программы.
; ПРОГРАММА MAIN
; ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ В ЦИКЛЕ PUSK < 10,8 MC.
; СЧЕТЧИКИ УСТАЛОСТНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ:
; - ЯЧЕЙКА 7000Н-7003Н ДЛЯ ПРИВОДА ПОВОРОТА
; - ЯЧЕЙКА 7004Н-7007Н ДЛЯ ПРИВОДА ПОДЪЕМА
; - ЯЧЕЙКА 7008Н-701ВН ДЛЯ ПРИВОДА ТЯГИ
; МЛАДШИЙ БАЙТ АДРЕСА СООТВЕТСТВУЕТ МЛАДШЕМУ РАЗРЯДУ
; СЧЕТЧИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ. ПРЕДУСМОТРЕН ОПЕРАТИВНЫЙ
; ВЫВОД ИНФОРМАЦИИ НА 2-РАЗРЯДНЫЙ ДИСПЛЕЙ
DSGMPV EQU 2300 ;НАЧАЛЬНЫЙ АДРЕС МАССИВА РЕЗУЛЬТАТОВ
;АНАЛОГО-ЦИФРОВОГО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
SGOTKL EQU 2312H;СИГНАЛ ОТКЛЮЧЕНИЯ
FLGIND EQU 2320Н ;ФЛАГ ВЫВОДА УСТАЛОСТНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ
SIZPV EQU 7000Н ;СУММАРНЫЙ ИЗНОС ПОВОРОТА (4 БАЙТА)
SIZPD EQU 7004Н ;СУММАРНЫЙ ИЗНОС ПОДЪЕМА
SIZPG EQU 7008Н ;СУММАРНЫЙ ИЗНОС ТЯГИ
OTMET EQU 2328H ;ОТМЕТЧИК ВРЕМЕНИ
IZNOS EQU 5800H ;АДРЕС ПОДПРОГРАММЫ IZNOS
AVAR EQU 6000H ;АДРЕС ПОДПРОГРАММЫ AVAR
ORG 5000H
JMP 5020H
DB 0FFH
DW 0FFFFH,0FFFFH,0FFFFH,0FFFFH,0FFFFH,0FFFFH,0FFFFH
DW 0FFFFH,0FFFFH,0FFFFH,0FFFFH,0FFFFH,0FFFFH,0FFFFH
MVI A, 88H ;АДРЕС 5020Н, УПРАВЛЯЮЩЕЕ СЛОВО ДЛЯ 2-ГО
OUT 0F7H ;ПАРАЛЛЕЛЬНОГО АДАПТЕРА
MVI A, 8AH ;НАСТРОЙКА 1-ГО ПАРАЛЛЕЛЬНОГО АДАПТЕРА
OUT 0F3H
MAIN1: IN 0F1H ;ВВОД И АНАЛИЗ СИГНАЛОВ СБРС, ПУСК,
MOV B, A ; СБРА
ANI 09H
CPI 09H
CZ OBSIZ ;ВВЕДЕН СИГНАЛ ОБНУЛЕНИЯ СЧЕТЧИКОВ,
;ВЫЗОВ ПРОЦЕДУРЫ ОБНУЛЕНИЯ
MOV A, B
ANI 08H
CNZ SBRAV ;ВВЕДЕН СИГНАЛ СБРОСА АВАРИИ, ВЫЗОВ
;ПРОЦЕДУРЫ СБРОСА
MOV A, B
ANI 02H
CNZ PUSK ;ВВЕДЕН СИГНАЛ ПУСКА, ВЫЗОВ ПРОЦЕДУРЫ
;ПУСКА
CALL INDIZ ;ВЫЗОВ ПРОЦЕДУРЫ ИНДИКАЦИИ ИЗНОСА
JMP MAIN1 ;КОНЕЦ ЦИКЛА ОПРОСА КНОПОК
;ПОДПРОГРАММА ЗАПУСКА СИСТЕМЫ PUSK
;ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ < 230 МКС
PUSK: MVI H,23H ;СБРОС СЧЕТЧИКОВ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ,
MVI L, 10H ;РЕГИСТРОВ, ФЛАГОВ
MVI B, 00H
MVI A, 37H
PUM4: MOV M, B
INX H
CMP L
JNC PUM4
MVI A, 57H ;НАСТРОЙКА СЧЕТЧИКА 1 ТАЙМЕРА НА ПЕРИОД
OUT 0E3H ;10МКС (0,5*20)
XRA A
OUT 0E1H
MVI A, 20H
OUT 0E1H
MVI A, 0A7H ;НАСТРОЙКА СЧЕТЧИКА 2 ТАЙМЕРА НА ПЕРИОД
OUT 0E3H ;20000МКС (10*2000)
XRA A
OUT 0E2H
MVI A, 20H
OUT 0E2H
PUM2: LDA SGOTKL ;АНАЛИЗ И ВЫВОД СИГНАЛА АВАРИЙНОГО
OUT 0F2H ;ОТКЛЮЧЕНИЯ
CPI 00H
JNZ PUM1
LDA FLGIND ;НУЖЕН ВЫВОД ИЗНОСА?
CPI 00H
JNZ PUM1
MVI, 73H ;ВЫВОД СИМВОЛА «Р» В МЛАДШИЙ РАЗРЯД
OUT 0F0H ;ДИСПЛЕЯ
XRA A ;ГАСИМ СТАРШИЙ РАЗРЯД ДИСПЛЕЯ
MOV B, A
OUT 0F5H
PUM1: IN 0F1H ;ЖДЕМ СИГНАЛА СЧЕТЧИКА 2 ТАЙМЕРА
ANI 10H
CMP B
MOV B, A
JNC PUM1
CFLL ACP ;ЗАПУСКАЕМ АЦП
CALL IZNOS ;ВЫЧИСЛЯЕМ ИЗНОС
CALL INDIZ ;ИНДИЦИРУЕМ ИЗНОС
LDA OTMET ;ЕСТЬ 0,1 С ДЛЯ ЗАПУСКА AVAR?
INR A
STA OTMET
CPI 05H
XRA A ;ДА, ЕСТЬ. ОБНУЛЯЕМ ОТМЕТЧИК, ЗАПУСКАЕМ
STA OTMET ;AVAR
CALL AVAR
PUM3: IN 0F1H ;НАЖАТА КНОПКА ОСТН?
ANI 04H
JZ PUM2
RET ;ДА, ВОЗВРАТ В MAIN
;ПОДПРОГРАММА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ КАНАЛОВ АЦП
;И ЗАГРУЗКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ В
;ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ. ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ (ВМЕСТЕ С
;АСР1) < 5800 МКС. ПАУЗЫ НА ПЕРЕХОДНЫЕ
;ПРОЦЕССЫ В КОММУТАТОРЕ - 30 МКС
АСР: LXI H, DSGMPV ;НАЧАЛЬ. АДРЕС МАССИВА РЕЗУЛЬТАТА АЦП
MVI B, 00H ;ЗАГРУЗКА НАЧАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ
MVI E, 04H
MVI E, 03Н
ACPM1: MOV A, B
CMA
OUT 0F6H ;ВЫВОД НОМЕРА КАНАЛА АЦП
INR B ;ПОДГОТОВКА К ВЫВОДУ СЛЕДУЮЩЕГО НОМЕРА
PUSH B
CALL ACP1 ;НЕПОСРЕДСТВЕННО ПРЕОБРАЗОВАНИЕ
MOV M, C ;СОХРАНИМ РЕЗУЛЬТАТ АЦП
РОР В
INX H ;УКАЖЕМ НА СЛЕДУЮЩУЮ ЯЧЕЙКУ МАССИВА
DCR E ;ОЧЕРЕДНОЙ ПАРАМЕТР
JNZ ACPM1
MVI E, 03H
INX H
DCR D ;ОЧЕРЕДНАЯ ГРУППА ПАРАМЕТРОВ
JNZ ACPM1
RET ;КОНЕЦ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ
;ПОДПРОГРАММА ПОРАЗРЯДНОГО ВЗВЕШИВАНИЯ
;ВЫВОД НА ЦАП – ПОРТ А (АДРЕС F4)
;В ИНВЕРСНОМ СМЕЩЕННОМ КОДЕ
;ВВОД СИГНАЛА КОМПАРАТОРА – РАЗРЯД С4
;ПОРТА С (АДРЕС F6). ПРИ PAR > СИГНАЛА ЦАП
;РАЗРЯД4 АККУМУЛЯТОРА РАВЕН 1
;ВРЕМЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ < 450 МКС
;ПАУЗА НА ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ – 25 МКС
АСР1: MVI B, 80H ;ИНИЦИАЛИЗАЦИЯ, УСТАНОВКА 1 В СТАРШЕМ
MOV C, B ;РАЗРЯДЕ
MOV A, C
ACP1M1: CMA
OUT 0F4H ;ВЫВОД ТЕКУЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ КОДА НА ЦАП
XRA A
MOV A, B
RAR ;ПОДГОТОВИМ СЛЕДУЮЩИЙ РАЗРЯД
CPI 00H ;ПРОВЕРКА НА ЗАВЕРШЕНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
JZ ACP1M4
MOV B, A
IN 0F6H
ANI 10 ;ВЫДЕЛИМ СИГНАЛ КОМПАРАТОРА
CPI 00H
MOV A, C
JZ ACP1M2
ADD B ;СОХРАНИМ 1 В РАЗРЯДЕ
JMP ACP1M3
ACH1M2: SUB B ;СБРОСИМ 1 В РАЗРЯДЕ
АСР1М3: MOV C, A
JMP ACP1M1
ACP1M4: RET ;КОНЕЦ, РЕЗУЛЬТАТ – В РЕГИСТРЕ С
;ПОДПРОГРАММА ВЫВОДА НА ИНДИКАЦИЮ 2-Х
;МЛАДШИХ РАЗРЯДОВ СЧЕТЧИКА УСТАЛОСТНЫХ
;ПОВРЕЖДЕНИЙ ДЛЯ ЗАДАННОГО ПРИВОДА
;ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ < 580МКС
INDIZ: LDA SGOTKL
CPI 00H ;ЕСЛИ ЕСТЬ СИГНАЛ АВАРИЙНОГО ОТКЛЮЧЕНИЯ
JNZ INM5 ;ВЫХОДИМ ИЗ ПОДПРОГРАММЫ
IN 0F6H ;ЧИТАЕМ СОСТОЯНИЕ КНОПОК
ANI 0E0H ;ВЫДЕЛЯЕМ КОД ПРИВОДА
CPI 20H
JNZ INM2
LXI H, SIZPV ;ЗАДАН ПРИВОД ПОВОРОТА
MVI A, 01H
STA FLGIND ;УСТАНАВЛИВАЕМ ФЛАГ ИНДИКАЦИИ ИЗНОСА
JMP INM1 ;ОН ЖЕ КОД ПРИВОДА
INM2: CPI 40H
JNZ INM3
LXI H, SIZPD ;ЗАДАН ПРИВОД ПОДЪЕМА
MVI A, 02H
STA FLGIND
JMP INM1
INM3: CPI 80H
JNZ INM4
MVI A, 03H ;ЗАДАН ПРИВОД ТЯГИ
STA FLGIND
LXI H, SIZTG
INM1: MOV A, M
MOV C, A
ANI 0FH ;МАСКИРУЕМ 1-Й РАЗРЯД ДВОИЧНО-
LXI H, MET ;ДЕСЯТИЧНОГО СЧЕТЧИКА ИЗНОСА И ПО
ADD L ;ТАБЛИЦЕ МЕТ НАХОДИМ КОД ДЛЯ 7-МИ
CC INCH ;СЕГМЕНТНОЙ ИНДИКАТОРНОЙ МАТРИЦЫ
MOV L, A
MOV A, M
OUT 0F5H ;ВЫВОД КОДА НА МАТРИЦУ 0-ГО РАЗРЯДА
MOV A, C
ANI 0F0H ;МАСКИРУЕМ 0-Й РАЗРЯД КОДА СЧЕТЧИКА
RRC ;ИЗНОСА И ПЕРЕНОСИМ СТАРШУЮ ТЕТРАДУ НА
RRC ;НА МЕСТО МЛАДШЕЙ
RRC
RRC
RRC
LАI H, MET
ADDL
CC INCH
MOV L, A
MOV A, M
OUT 0F0H ;ВЫВОДИМ КОД НА МАТРИЦУ 1-ГО РАЗРЯДА
JMP INM5
INM4: LDA FLGIND ; КОД ПРИВОДА ПОДПРОГРАММОЙ НЕ СЧИТАН
CPI 01H
JNZ INM6
LXI H, SIZPV ;РАНЕЕ ЗАДАН ПРИВОД ПОВОРОТА
JMP INM1
INM6: CPI 02H
JNZ INM7
LXI H, SIZPD ;РАНЕЕ ЗАДАН ПРИВОД ПОДЪМА
JMP INM1
INM7: CPI 03H
JNZ INM5
LXI H, SIZTG ;РАНЕЕ ЗАДАН ПРИВОД ТЯГИ
JMP INM1
INM5: RET
;КОРРЕКЦИЯ СТАРШЕГО БАЙТА АДРЕСА
INCH: INR H
RET
;ПОДПРОГРАММА СБРОСА СИГНАЛА АВАРИИ
SBRAV: XRA A
STA SGOTKL
OUT 0F2H
RET
;ПОДПРОГРАММА ОБНУЛЕНИЯ СЧЕТЧИКОВ ИЗНОСА
OBSIZ: LXI H, SIZPV
XRA A
MOV B, A
OBSI1: MOV M, B
INR A
INX H
CHI 04H
JC OBSI1
LXI H, SIZPD
XRA A
OBSI2: MOV M, B
INR A
INX H
CPI 04H
JC OBSI2
LXI H, SIZTG
XRA A
OBSI3: MOV M, B
INR A
INX H
CPI 04H
JC OBSI3
RET
;ТАБЛИЦА ПЕРЕВОДА КОДА СЧЕТЧИКА В КОД
;7-СЕГМЕНТНОГО ИНДИКАТОРА
МЕТ: DB 3FH, 06H, 5BH, 4FH, 66H, 6DH, 7DH, 07H, 7FH, 6FH
; 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
END.
РЕЧЕВОЕ УСТРОЙСТВО ВВОДА-ВЫВОДА ДАННЫХ [7]
Одним из наиболее полезных способов применения речевого устройства ввода-вывода является контроль качества и инвентаризации. Во многих случаях рабочим на поточных линиях приходится вручную записывать или шифровать данные о качестве и дефектах. Обычно руки рабочих заняты выполнением необходимых операций, поэтому ввод данных оказывается затруднительным. Введение речевой информации посредством микрофона позволяет осуществлять непрерывную работу (рис. 73). Интерфейс между главной ЭВМ и модулем распознавания речевых данных выполняет роль узла ввода данных посредством клавиатуры в систему главной ЭВМ.
Вообще речевое устройство ввода-вывода снижает нагрузку на руки и глаза, увеличивает подвижность оператора, позволяет собирать данные в исходной точке, исключает необходимость умения обращаться с клавиатурой, обеспечивать сбор данных в реальном масштабе времени и осуществляет проверку информации перед вводом в ЭВМ. Одним из наиболее важных моментов в разработке речевого устройства ввода-вывода было усовершенствование речи.
Распознавание речи включает неавтономное распознавание компьютером произнесенных слов в реальном масштабе времени. Применяются два метода: один основан на устройствах, зависящих от диктора, требующих от пользователя первоначального «обучения» системы его словарю; второй от диктора не зависит, устройства могут распознавать входную информацию от любого диктора без предварительного «обучения».
Рис. 73. Функциональная структурная схема управляющей системы с
речевым вводом данных
Рис. 74. Основные функциональные компоненты устройства распознавания речи
Важнейшими характеристиками обоих методов является точность и устойчивость. Точность определяется тем, насколько часто устройство правильно распознает входную информацию, а устойчивость отражает способность системы работать при неблагоприятных условиях. Например, речевой входной сигнал системы сопровождается высоким уровнем фонового шума, отличается изменение интонации и различным темпом произнесения речи.
Большинство устройств распознавания речи имеют несколько функциональных модулей (рис. 74). Главным в устройстве является классификатор акустического образа, который преобразует произносимую пользователем речь в цифровой код. Сам классификатор состоит из анализатора спектра, аналогового мультиплексора, аналого-цифрового преобразователя, программируемого цифрового процессора, средств распознавания эталонного образа и выходного интерфейса. Анализатор спектра делит речевой сигнал, поступающий от микрофона на 16 частотных диапазонов. Кодирующий уплотнитель информации компенсирует изменения в темпе произнесения речи (временное упорядочение) и сокращает спектральную информацию, создаваемую каждым произнесением речи до цепочки битов установленной длины. Вследствие технологических ограничений большинство современных систем являются локализированными или дискретными распознавателями слов, определяющими границы слова путем «прослушивания» минимального промежутка между звукопроизнесением. После установления промежутка между границами слов классификатор сравнивает звукопроизнесение, преобразованное в цифровую форму, с предварительно зафиксированными образцами речи от диктора или группы дикторов. При наилучшем их совпадений звукопроизнесению ставится в соответствие слово.
ПРИЛОЖЕНИЯ
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ СВЯЗИ [7]
Общие сведения[7]
Под цифровой связью или передачей данных понимают передачу дискретных сигналов. В аналоговых системах передают непрерывные сигналы, которые могут иметь самые различные значения. Дискретные сигналы могут иметь два и более, заранее определенных уровня состояния.
Если используются только 2 дискретных состояния, сигнал называется двоичным; если m состояний – m-ичным. Обычно m является четным числом. В некоторых более сложных системах связи встречаются четвертичные (4 уровня) и восьмеричные (8 уровней) сигналы. Наиболее часто используются двоичные сигналы
Следует иметь в виду, что сигнал на входе и выходе канала цифровой системы связи может иметь двоичную форму, но он не обязательно сохраняет ее на всем протяжении канала. В некоторых системах для упрощения передачи двоичный сигнал преобразуется в m-ичный, а затем в приемнике переводится в двоичную форму.
Уровни или состояния[7]
Уровни или состояния, допустимые в канале цифровой системы связи, в разных системах различны. Они могут изменяться даже на различных участках того же канала. В двоичных каналах обычно используются наиболее простые состояния - уровни напряжения.
На рис. 75 показано несколько форматов уровней.
а – двоичные числа; б – форма сигналов без возвращения к 0 (высокий уровень во время 1, низкий уровень – во время 0), в – форма сигналов с возвращением к 0; г – форма сигнала без возвращения к 0 с инверсией (переход в качестве 0, отсутствие перехода в качестве 1); д – «манчестерская» форма сигнала (положительный переход в качестве 0, отрицательный в качестве 1; е – двухфазная 1 или «манчестерская» форма сигнала II (каждый бит начинается с перехода, 1 имеет дополнительный переход, 0 дополнительного перехода не имеет); ж – одинарная плотность или FM – форма сигнала (синхроимпульс и информационный импульс в качестве 1, синхроимпульс без информационного импульса в качестве 0); з – двойная плотность или MFM-форма сигнала (информационный импульс в качестве 1, синхроимпульс в качестве 0, кроме тех, которым предшествовала 1); и – частотно-манипулированный (ЧМн) сигнал.
На рис. 75 показано несколько форматов уровней.
|
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)
и)
Рис. 75. Уровни состояний, используемые для двоичных сигналов
Все форматы, показанные на рис. 75 являются форматами положительной логики. Положительная логика означает соответствие положительного импульса напряжения или тока логической единице - 1 (метке). Отсутствие тока или напряжения или отрицательные их значения соответствуют логическому нулю - 0 (пробелу).
Инвертированная или отрицательная логика прямо противоположна положительной. Наличию импульса отрицательного напряжения или току соответствует логический 0.
«Земля» или отсутствие сигнала не обязательно является одним из состояний. В некоторых системах одному состоянию соответствует положительное напряжение, а другому - отрицательное.
Уровни сигналов не единственные состояния, используемые в цифровых системах связи. При частотной манипуляции для представления различных состояний используют две или несколько частот. При фазовой манипуляции для этих же целей используют различные фазы сигнала на одной частоте.
На рис. 75 показана частотная манипуляция применительно к двоичной системе. Иногда для определения состояний применяют сочетание изменения амплитуды с частотной манипуляцией. Используют также амплитудную модуляцию с частично подавленной боковой полосой. Такая модуляция представляет собой амплитудную модуляцию с отфильтрованной несущей и большей частью одной боковой полосой. При этом требуется гораздо меньшая ширина полосы пропускания, чем для амплитудно-модулированного сигнала.
Коды[7]
Бит – это наименьшая единица цифровой комбинации. Бит представляет собой логическую 1 или логический 0. Бит используют в качестве единицы информации в двоичной системе исчисления.
Сами по себе биты не имеют смысла до тех пор, пока поток битов не организован в соответствии с определенным кодом. Наиболее известным информационным кодом является американский стандартный код для обмена информацией (ASСII). Этот код является стандартом Американского института национальных стандартов (ANSI). Он входит также в подгруппу CСITTV.3. Это сокращенное название французского эквивалента Международной конференции но телефонной и телеграфной связи – международной организации по стандартам.
Американский код ASCII является подразделом предложенного организацией NAPLPS кода для текстовой и графической информации. Код ASCII является семиуровневым кодом, однако обычно его переводят в двоичный (рис. 76).
Рис. 76. Передача кодовой комбинации ASCII в форме двоичной последовательности
(стартовые и стоповые биты требуются только при асинхронной передаче)
1 – при отсутствии передачи кода канал поддерживается в состоянии метки
При этом первым отсылается самый младший двоичный разряд, последним самый старший. В некоторых системах этот код посыпается параллельно. (Примером может служить шина IEEE-488). Стартовые и стоповые биты не являются обязательными. Они необходимы при асинхронной передаче информации; когда кодовые комбинации задержаны между собой на определенный интервал. Стоповые биты заполняют между кодовыми комбинациями. Необходимо наличие
Дата добавления: 2016-01-30; просмотров: 1013;