Главная страница » Электрика в театре » Измерительные коммутаторы амплитудно модулированных цепей

1 2 3 4 5 6 7 8 ... 44

тового пятна с помощью, например, линейки светодиодов, то получится точечное изображение кривой l(t), эквивалентное исходной величине x{t).

При правильном выборе интервалов дискретизации и скорости перемещения носителя, на котором может регистрироваться l(t), она будет казаться непрерывной. На одном носителе можно регистрировать одновременно несколько снг-иалов.

Светодиоды могут дать световое пятно диаметром примерно 0,1 мм. Следовательно, на фотопленке 35 мм могут быть размещены 256 точек и более. Значительно большую плотность записи можно обеспечить, используя волоконную оптику.

Нужно отметить, что в направлении повышения точности, быстродействия и плотности регистрации и улучшения эксплуатационных характеристик проводятся интенсивные исследования.

Запись и хранение знаковой информации

Для регистрации знаковой информации используются ксерографические, фер-рографические, электрохимические, электротермические и другие устройства [4.7]. Однако наиболее широко применяются электромеханические печатающие и перфорирующие устройства.

Приведем основные характеристики цифропечатаощдх и перфорационных устройств.

Цифропечатающие устройства (ЦПУ) регистрируют буквенную и цифровую информацию преимущественно на бумажную ленту.

Цифропечатающие машинки (ЦПМ) имеют электромагнитный штанговый ударный механизм, двоично-десятичный код в них преобразуется с помощью механического дешифратора в единичный код управления электромагнитами.

ЦПМ-6 обеспечивает печатание двух И-разрядных десятичных чисел (строк) в секунду. Имеются ЦПМ, печатающие до 10 строк/с.

Быстродействующие ЦПМ (например, Щ68000К) обеспечивают печатание до 20-30 строк/с при 16-24 знаках в строке. Такое быстродействие обеспечивается следующим образом (рис. 4.6). На цифровом барабане ЦБ размещаются ряды цифровых матриц от О до 9 по Л/ одинаковых цифр в строке. С помощью синхронизирующего барабана СБ формируется код Zj, соответствующий коду цифровых матриц, находящихся на ЦБ в позиции печати. При совпадении Zi и Zj эта цифра печатается с помощью i-ro электромагнита [I(CR:2,-, Zj) <B(Zi=2j) ©(W:Zi)], за полный оборот ЦБ будут отпечатаны цифры одной строки.

Быстродействие до 50-100 строк/с обеспечивают матричные ЦПУ. В ЦПУ с количеством цифр в строке N используется неподвижный набор цифр, имеющий 10 строк. Строки матрицы печати состоят из одинаковых цифр: 0 О2 ...

Ojv; I1, I2, Ijv; 9i, 92, ..., 9jv. Каждая цифра печатается с помощью индивидуального электромагнита. Устройство управления печатью содержит оперативное запоминающееся устройство (ОЗУ) на 10 N ячейках памяти, 10 N устройств сравнения кодов строки и регистрируемого числа. Регистрация каждого числа производится за 10 шагов перемещения бумаги. При этом на каждом шаге делается выборка и печать цифр, соответствующих данной строке. Поскольку в ЦПУ одновременно происходит регистрация 10 чисел, то печатание п строк будет выполнено за п+9 шагов.

Для ввода и вывода алфавитно-цифровой информации применяются устройства Консул-260 или ЕС-7077 и т. п. Их примерные данные: скорость печати



10 знаков /с, максимальное количество символов в строке 106, количество печатающихся символов 92, ширина бумажного рулона 280 мм.

Для записи алфавитных и цифровых символов в ИИС испо.аьзуются ленточные перфораторы. Для перфорации применяется бумажная лента повышенной прочности, позволяющая использовать ее для считывания не менее 50 раз. Длина ленты 150-300 м. Шаг перфорации 2,5 мм, количество дорожек 5-8, размещение отверстий - по ГОСТ 10860-64. Таким образом, на одном рулоне может быть записано до 100 Кбайт. Плотность записи -до 20 двоичных единиц/см. Выпускаются перфораторы ПЛ-320, ПЛ-150, ПЛ-80, ПЛ-20 (число означает скорость перфорации, строк/с). Считывающие устройства позволяют считывать информацию со скоростью до 1500 строк/с.

0 0

> ЦБ

Рис. 4.6. Структурная схема быстродействующе-г© печатающего устройства

Для записи и храпения кодоимпульсных сигналов в ИИС широко используются электромагнитные, полупроводниковые ЗУ, начинают применяться голо-графические ЗУ и ЗУ на цилиндрических магнитных доменах (обозначение ЦМД на рис. 4.7, где показаны емкость памяти основных ЗУ и время выборки [4.7]).

Остановимся на основных характеристиках ЗУ на магнитных лентах (МЛ) и дисках (МД).

Магнитные ленты имеют длину до 750 м, стандартную продольную плотность записи в МЛ 8,32 и 64 ими./мм, ширину дорожки примерно 1 мм, емкость 10 бит, скорость записи от 1 до 10 м/с, время пуска и остановки 5-10 мс, время поиска информации десятки секунд.

ЗУ иа МД имеют емкость от 10 бит (гибкие диски) до 10 бит, количество дисков до 25 шт., число дорожек на диске до нескольких сотен. Коммутация дорохсек в них производится путем перемещения магнитных головок с цифро-.вым управлением.

ЗУ иа МД ЕС-5061 имеет 11 дисков диаметром 360 мм н обеспечивает скорость обмена 300-Ю^ байт/с.

Контроль четности обычно производится вдоль записи по блокам и поперек по строкам. Допускается одна ошибка на 10 знаков. Обнаруженная ошибка выбрасывается.

Ферритовые ЗУ имеют емкость порядка 10 байт, малое время записи и выборки (5-10 мкс).

Полупроводниковые ЗУ (см. гл. 6) имеют относительно невысокие емкости й высокое быстродействие (время записи и выборки примерно 0,1 мкс).




Рис. 4.7. Емкость памяти и время выборки основных типов ЗУ:

1 - МЛ; 2 - МД; 3 - ЦМД; 4 - голографи-ческне ЗУ; 5 - полупроводн новые неталло-окисные структуры; 6 - ферриты; 7 - биполярные структуры; 8 - туннельные диоды

Необходимо отметить, что в настоящее время стоимость записи одного байта для указанных ЗУ находится примерно в такой пропорции:

1 (МЛ) : 1,5 (МД) : 10-30 (фер-ритовое ЗУ) : 100 (перепрограммируемое ЗУ).

Приведем единицы информации, при- нятые при записи в эти ЗУ. Наименьшая единица - разряд, затем слог (байт - 8 бит), слово (2, 3 или 4 байта), блок,

Время доступа, с

файл, наконец, самая крупная - том. В МЛ и МД сначала производится фиксация начала тома, затем файла и блоков, входящих в этот файл. Отмечаются с помощью маркеров окончания блоков, файлов и тома.

Глава 5

СТРУКТУРЫ и СТАНДАРТНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ ИИС 5.1. ОСНОВНЫЕ РАЗНОВИДНОСТИ СТРУКТУР И ИНТЕРФЕЙСОВ

Структуры ИИС

Все реальные ИИС могут быть представлены в виде совокупности связанных между собой функциональных блоков (ФВ). Особенно отчетливо это видно в системах, созданных методом проектной компоновки из выпускаемых промышленностью функциональных блоков.

В [5.1] под ФВ подразумеваются структурные единицы, выпускающиеся в составе агрегатных комплексов ГСП (см. гл. 3). Отметим, что в номенклатуру комплексов ГСП в качестве таких единиц входят, как однофункциональные (АЦП, ЦАП, унифицирующие преобразователи и т. п.), так и многофункциональные преобразователи и комплексы (включая ИВК). Вообще под ФВ будем далее подразумевать части системы, выполняющие информационные и управляющие функции и нуждающиеся в организации совместной и согласованной работы. При этом подразумевается, что ФБ выполняют свои функции в законченном виде и для организации взаимодействия с другими ФБ не требуется знания их внутренних структур и особенностей функционирования.

Структура любой ИИС может быть представлена совокупностью ФБ и технических средств информационных, а также служебных связей между этими блоками.



Объединение ФБ в одноступенчатой структуре может быть выполнено в следующих вариантах (рис. 5.1):

а-цепочечная структура, в которой управление работой последующего ФБ производится после окончания преобразования в предыдущем ФБ. На этом рисунке выделена цепочная схема управления, включающая интерфейсные устройства (ИФУ) и щину управления. При жестком соединении блоков схема управления практически может отсутствовать;

б-радиальная структура, в которой управление работой ФБ ведется централизованно от одного устройства управления;

Фет

т


ФБп

Рис. 5.1. Основные одноступенчатые структуры:

g Цепочечная; б - радиальная; е-д - магистральная; е - радиально-магистральиаяг , е, о, е - с централизованным управлением; о, е -с децентрализованным управлением

е-магистральная структура с централизованным управлением; стральная структура с децентрализованным управле-

-магистральная петлевая структура с централизованным управлением; f

е-радиально-магистральная структура с централизованным управлением.



Подсистема

Подсистема

Подсистема

1Рис. 5.2. Двухступенчатая стру1стура

Кроме показанных на рис. 5.1 структур можно представить многопетлевую магистральную структуру, структуру со сложными связями между ФБ и т. п.

При большом количестве ФБ целесообразно организовать объединенную работу нескольких одноступенчатых подсистем (рис. 5.2). Подсистемы могут быть реализованы и объединены с помощью любого варианта из числа показанных на рис. 5.1. ЭВМ второй ступени (часто мини-ЭВМ) выполняет в двухступенчатой структуре функции не только управления, но и обработки и вы-.дачи информации. Двухступенчатые магистральные структуры с распределенными микропроцессорными средствами находят все большее применение.

Основные разновидности интерфейсов

Для работы ИИС необходимо организовать взаимодействие -между всеми ее ФБ.

В ИИС, имеющих жесткую, неизменяемую стру туру с постоянным составом ФБ, как правило, совместная работа ФБ обеспечи-шается индивидуальным сопряжением блоков друг с другом. Когда же необходимо в процессе эксплуатации изменять структуру или .алгоритмы действия системы, унифицировать управление ФБ и обмен информацией между ними, то во многих случаях целесообраз-шо использование так называемых стандартных интерфейсов (ИФ). Кроме того, не вызывает сомнения, что такая унификация сопряжения и управления ФБ позволяет существенно уменьшить трудо-бмкость проектирования, затраты на эксплуатацию, облегчить ко-гоперацию работы многих изготовителей ФБ систем.

Под ИФ ИИС подразумевается совокупность правил (протоколов) и программного обеспечения процесса обмена информацией между ФБ, а также соответствующих технических средств сопряжения ФБ в системе.

Любая ИИС представляет объединение аналоговых, цифровых и аналого-цифровых ФБ. Следовательно, для ИИС нужно было бы иметь ИФ, обеспечивающие совместное действие всех названных ФБ. Однако достаточно полно разработаны лишь цифровые ИФ, обеспечивающие совместную работу цифровых ФБ и цифровых частей аналоговых и аналого-цифровых ФБ. Остановимся на не-которых причинах этого положения.

В современных ИИС большая доля служебной информации, не--обходимой для управления функционированием блоков системы, представляется в цифровом виде. Цифровые измерительная и вы-



числительная части занимают существенную долю в ИИС, и имеется тенденция к их увеличению. Это определяется во многом тем что промышленность выпускает относительно дешевые АЦП, в том числе в .микроминиатюрном исполнении, обладающие неплохими метрологическими характеристиками, ЗУ, микропроцессоры и другие средства цифровой информационной техники. Использование таких средств позволяет приблизить аналого-цифровое преобразование и цифровую первичную обработку информации к измерительным цепям с датчиками и наделить ИИС рядом существенных положительных качеств.

Сказанное определяет то, что далее рассматриваются в основном цифровые программируемые интерфейсы. Для краткости* именно этот тип интерфейсов обозначается сокращенно ИФ.

Таблица 5.1. Основные признаки программируемых интерфейсов

Основные признаки

Граничные состояния

а

б

Характер управ.чеиия

Централизованное

Децентрализованное

Система шин для информационных и служебных потоков сигналов

Обтединенная

Раздельная

Организация системы шин

Индивидуальная (радиальная)

Коллективная (магистральная)

Порядок выполнения ог;ераций обмена

Последователь-

Параллельный

информацией

ный

Типы информационных ФБ

Источники

Приемники

Метод обмена информацией Тип используемых ЭВМ

Синхронный

Асинхронный

Любой

За энный

Унификация конструкции

Нет

Унификация питания

Нет

Перейдем к рассмотрению основных признаков классификации ИФ. Заметим, что в табл. 5.1 производится выделение основных признаков главным образом так называемого информационного-ИФ, который должен обеспечить информационную совместимость ФБ в системе.

Приведем некоторые пояснения к содержанию табл. 5.1.

В централизованном ИФ [Аа) осуществляется программное управление работой всех ФБ и имеется возможность изменения не только алгоритмов работы, но и состава ФБ, используемых в данной ИИС.

В ИФ с несколькими уровнями централизации должна предусматриваться стандартизация сопряжений ФБ на каждом из этих, уровней.

В ИФ с децентрализованным управлением (Аб) обработка информации и обмен информацией между ФБ производится, без непосредственного участия устройства управления. В системе определяются приоритеты для каждого активного ФБ и выдел.вется судья ФБ, определяющий в необходимых случаях последова-



тельность работы ФБ. Обычно такую роль выполняет центральный процессор.

Система шин может быть использована для обмена как информационными, так и служебными сигналами (объединенная система шин, Ба). Но в некоторых ИФ для прохождения информационных и служебных потоков сигналов используется раздельная си-.стема шин, Бб). Организация обмена информацией в таких систе-. мах шин может отличаться друг от друга.

Обмен информацией между ФБ в централизованных ИИС может быть осуществлен по индивидуальным (радиальным) или коллективным (магистральным) системам шин. Под шинами подразумевается несколько линий сигналов, выполняющих определенные функции (передача данных, команд, адресов и т. п.). Система шин определяет совокупность шин, используемых в данном ИФ.

В индивидуальной (радиальной) системе шин (Ва) для обмена информацией используются шины, связывающие блок управления системой с каждым ФБ (см. рис. 5.1,6).

Коллективная или магистральная система шин (Вб) предусматривает ее использование для обмена информацией между ФБ последовательно, с разделением передаваемых сообщений по времени (см. рис. 5.1,е, г).

Следует заметить, что в ИФ используются и смешанные индивидуально-коллективные системы шин, позволяющие (за счет некоторого увеличения технических средств по сравнению с системой коллективных шин) упростить управление, программное обеспечение и повысить быстродействие. При использовании магистральной системы шин обеспечивается большая гибкость в изменении соста-.ва и алгоритма работы ИИС.

Операции обмена информацией между ФБ могут выполняться последовательно (по битам) либо параллельно (по п бит одновременно). При последовательном выполнении (Га) таких операций для обмена информацией используется одна линия связи и происходит разделение сигналов во времени, а при параллельном [Гб)-несколько (2) линий связи. В последнем случае реализуется разделение сигналов в пространстве. Нужно отметить, что на разных уровнях централизации системы при обмене информацией может использоваться разный порядок выполнения этих опера-.ций. Быстродействие и аппаратная сложность систем при последовательном или параллельном порядке выполнения операций обмена информацией существенно различаются.

Функциональные блоки можно разделить на информационные и управляющие. Управляющие функциональные блоки (ФБУ), или контроллеры, выполняют функции организации обмена информационными и управляющими сигналами в системе. Наличие ФБУ характерно для систем с централизованным управлением.

По отношению к информационным потокам можно выделить следующие основные разновидности ФБ:

ФБ-источники информации (ФБИ), предназначенные для выдачи информации другим ФБ системы {Да); примеры ФБИ -



измерительные цепи с датчиками, устройства считывания информации с перфоленты и т. п.;

ФБ-приемники информации (ФБП), служащие для получения информации от других ФБ системы (Дб); примеры ФБП-устрой-!ства индикации и регистрации;

ФБ-приемники и источники информации (ФБПИ), предназначенные для приема и, после выполнения определенных преобразований, .выдачи информации (Да, Дб); примеры ФБПИ-АЦП, ДАП, функциональные преобразователи, микропроцессоры, микро-ЭВМ.

ФБИ, ФБП и ФБПИ могут быть активными (инициирующими), выступающими инициаторами в обмене информационными сигналами, и пассивными, выполняющими операции обмена информацией только по командам, поступающим извне. Степень активности ФБ может быть различной. Так, например, активные ФБ могут формировать при необходимости запрос на обслуживание, адреса (свой и ФБ, с которыми нужно провести обмен информацией), прерывать работу других ФБ и т. п.

Для передачи цифровой информации между ФБ возможно использовать синхронный (Еа) и асинхронный (Еб) методы.

При синхронной передаче сигналов в цепи ФБИ-ФБП передача и прием производятся в фиксированные моменты времени, определяемые синхронизирующими (стробирующими) импульсами, лри этом размер интервалов между этими импульсами несколько превыщает время, необходимое для передачи сигнала с учетом технологических разбросов и дрейфа параметров устройств, входящих в канал передачи сигналов. Использование синхронного обмена информацией повышает помехоустойчивость передачи информации и упрощает алгоритм действия системы.

Темп обмена информацией при асинхронном методе определяется ФБП путем передачи от него на ФБИ сигнала квитирования об окончании приема информации. Это позволяет проводить обмен информацией за интервалы времени, в среднем меньшие (при том же быстродействии ФБ), чем при использовании синхронного метода. Особенно эффективен асинхронный метод обмена информацией при объединении в системе ФБ, имеющих различное быстродействие.

Некоторые ИФ рассчитаны на то, что в системе могут быть использованы любые средства обработки информации - универсальные ЭВМ, специализированные вычислительные устройства (Жа). Часто же ИФ обеспечивает обмен информацией в основном только с данной ЭВМ (Жб). По сути дела такие ИФ организуют ввод и вывод информации этой ЭВМ.

Следует заметить, что в последние годы изменяется идеология построения информационных систем. До недавнего прошлого инженер-системотехник при построении информационных систем, предназначенных для сбора и обработки данных от объектов, распределенных в пространстве, использовал преимущественно схему централизованного сбора и обработки информации с помощью



одной ЭВМ. Б таких системах обработка информации обычно производится централизованно, передача и обработка информации ведутся с учетом приоритетов, передача информации--с разделе нием сигналов по времени, отображение информации производится на центральном пункте.

К основным недостаткам таких систем можно отнести то, что их надежность определяется в основном надежностью центрального устройства, программное обеспечение имеет большую сложность, имеются затруднения с работой в реальном времени, требуется большое количество линий связи в системе ввода информации в ЭВМ.

В настоящее время усиливается тенденция построения информационных систем, в которых функции обработки информации и управления разделяются между многими процессорами, что обеспечивает большую живучесть системы, позволяет повысить быстродействие, несколько упрощает программное обеспечение по сравнению с централизованными комплексами, выполненными на базе одной ЭВМ. Для управления работой вспомогательных процессоров в таких системах используются центральный процессор и радиальное либо кольцевое объединение ФБ системы. Развитию информационных систем такого типа способствует расширяющийся промышленный выпуск мини- и микро-ЭВМ, микропроцессоров и терминального оборудования.

Физический ИФ ИИС должен обеспечить техническими средствами совместимость ФБ в системе. Для этого каждый ФБ имеет соответствующий интерфейсный узел (ИФУ), а в системе должны быть реализованы функции управления работой таких узлов. (Заметим, что в технической литературе интерфейсные узлы часто, видимо для краткости, называются интерфейсами).

В некоторых случаях физический ИФ обеспечивает конструк тивную и энергетическую совместимость ФБ.

Под конструктивной совместимостью (За) подразумевается стандартизация в рамках системы используемых разъемов, плат, модулей, стоек и других конструктивов.

Имеются ИФ, не накладывающие ограничения на конструктивное оформление ФБ и их совокупности.

Унификация питания ФБ {Иа), связанная с наличием общих источников питания на группу ФБ, существенно упрощает ФБ, но, как правило, усложняет сами источники питания. Это объясняется тем обстоятельством, что источники питания должны обладать определенной универсальностью и мощностью, достаточной для питания полного набора ФБ.

Многообразие информационных систем явилось основной причиной того, что в настоящее время разработано и продолжает разрабатываться большое количество ИФ [5.2, 5.3]. После тщательной оценки качеств и проверки на практике лишь небольшая часть ИФ рекомендуется для широкого использования соответствующими международными организациями (в частности. Международной электротехнической комиссией) и оформляется законода-



тельно. Такие ИФ называются стандартными. Б Советском Союзе введены в действие Государственные стандарты на системы интерфейсов [5.4, .5.5].

Ниже ставится задача описания и сопоставления между собой принципов построения и основных характеристик приборного ИФ и ИФ КАМАК, ИФ малых и микро-ЭВМ, а также последовательного ИФ. Такой материал предназначен для начального изучения интерфейсов и может быть полезным при выборе типа ИФ, пригодного для реализации в конкретных ситуациях. Конечно, для практического использования выбранного интерфейса необходимо его детальное изучение.

5.2. ПРОТОКОЛЫ И ТИПОВЫЕ АЛГОРИТМЫ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИЕЙ

Интерфейсы должны включать материалы, регламентирующие обмен информацией в системе, на основе которых составляется соответствующая часть программного обеспечения системы.

Протокол обмена информацией должен соответствовать структуре и принципам действия данного ИФ и может устанавливать единицу обмена информацией, формат сообщения, применяемый код, набор информационных, управляющих, сопровождающих и вспомогательных сигналов, набор интерфейсных функций, логические и временные соотношения сигналов, способ синхронизации, способ формирования и идентификации запроса иа обслуживание, способ обмена сообщениями, правила адресации и способ обеспечения требуемой достоверности обмена информацией.

Приведем краткие сведения о форматах информационных и управляющих потоков [5.1]. Информационное слово должно содержать информационную часть, размер которой определяется точностью измерения, и может содержать сопроводительную часть, включающую сигналы состояния, диапазона измерения, идентификатора вида информации. Сигнал адреса вводится в информационное слово при выполнении функций коммутации. Полная длина слова от ФБИ обычно не превышает 32 бит. Передача последовательным кодом производится начиная со старших разрядов, а при параллельной передаче-младшим разрядом по линии с наименьшим номером.

Во временном слове текущее время (доли секунды, секунды, десятки секунд, минуты, десятки минут, часы, десятки часов) может передаваться в двоичном или двоично-десятичном коде. Адресное слово (до 16 бит) должно включать условный номер измеряемого параметра и (или) точки пространстЕа. Командное сло-(до 16 бит) содержит начальный адрес (при магистральной структуре передачи командных слов), команду, расширитель команды (служит для конкретизации условий выполнения команды: уточняет диапазон измерения, уровни калибровочных сигналов

Информационные фразы содержат адресное, временное, командное слова и одно или группу (до 64) информационных слов.



1 2 3 4 5 6 7 8 ... 44

Кассовый аппарат штрих м купить онлайн кассы штрих ккм kkt купить f-service.su.
© 2000-2024. Поддержка сайта: +7 495 7950139 добавочный 133270.
Заимствование текстов разрешено при условии цитирования.