Петросьянц В.В. Измерительно-вычислительные комплексы (канал общего пользования)

Подождите немного. Документ загружается.

принимать) широкий диапазон данных, которые надо выдавать или принимать.

Необходимо, чтобы длина поля ТД оставалась постоянной для каждого

рабочего режима устройства ( для упрощения интерпретации и запоминания

данных). Выбранный тип представления ТД должен оставаться неизменным и

для значения "нулевых" данных.

Если ряд сообщений или связанных измерений выводится в пределах одной

записи, то ограничитель ОД1 должен использоваться между каждой единицей со-

общения данной записи. Выход измерительных данных или запись может завер-

шаться полем данных ОД2 или ОДЗ. Использование указателя конца записи дан-

ных ОДЗ указывает на то, что устройству необходимы определенные команды (на-

пример, зависящие от устройства сообщения или интерфейсные сообщения, такие

как ЗАЛ, ОПО), чтобы выдать следующий ряд сообщений измерительных данных.

Один или два ограничителя одного или разных типов, не должны посы-

латься один за другим. В целях облегчения соответствующего отклика в раз-

личных приемных устройствах запись может завершаться полем ОДЗ.

Коды полей данных.

Коды по ГОСТ 13052-74 являются предпочтительным набором кодов для

измерительных данных; печатные знаки из колонок 2-5 по ГОСТ 13052-74 яв-

ляются предпочтительными, так как их применение облегчает обработку и ин-

терпретацию данных.

2.4.3. Программные данные

Формат программных данных

При подготовке к выполнению функции измерительные приборы полу-

чают программные данные ( например, диапазон измерения, рабочий режим,

выходной режим). Эти зависящие от устройства данные принимаются, когда

приемник находится в состоянии СПАК.

При реализации диаграммы сообщений программных данных ( рис. 41)

разработчик должен учитывать следующие положения.

Рис. 41. Синтаксическая диаграмма формата сообщений программных данных

Устройство, которое необходимо запрограммировать, обычно требует ряд

единиц сообщений, каждая из которых содержит поле данных ЗД и ТД.

Каждое отдельное сообщение ( например, диапазон напряжений, предел

тока, выход частоты положение переключателя или установка чувствительно-

сти) должно начинаться с поля ЗД. Оно используется для того, чтобы направить

последующее поле ТД (если оно имеется) к соответствующей функции. Поле

ЗД должно быть, по возможности, короче, содержать только буквенные данные

и быть единственным для каждой индивидуальной функции устройства.

Если ЗД используется со специальными знаками и разделение его от сле-

дующего поля неоднозначно, то требуется ограничитель ОД1. ЗД1 может быть

использовано самостоятельно, без цифры, но это не рекомендуется (потеря син-

хронизации может дать в результате неправильное программирование функции).

Использование поля ЗД1 с последующей одной или несколькими цифрами

является наикратчайшим путем программирования определенной функции (напри-

мер, диапазон R3). Этот метод позволяет управлять функциями устройства (эквива-

лентное управлению положением переключателей на передней панели) в тех слу-

чаях, когда в устройстве не требуется программировать числовые значения.

Индивидуальная единица сообщения может содержать поле ТД для про-

граммирования определенных значений (частота, диапазон), связанных с функ-

цией, указанной в поле ЗД. Можно использовать любое из трех полей ТД. Поле

ТД может также содержать индекс.

Использование индекса позволяет принимать программную по-

следовательность в обычных единицах (например, строка С 123.45 MHZ озна-

чает установку центральной частоты 123.45 МГц).

Отдельные единицы сообщений в пределах строки программных данных

могут сами себя ограничивать при условии, что каждая функция начинается

индивидуальным полем ЗД. При этом ЗД1 и цифра (d) могут быть повторены

без использования поля ОД ( например, TPd - для режима запуска, TEd - для

режима самоконтроля, Tld для режима синхронизации; устройство всегда реа-

гирует только на двухсимвольное поле ЗД1).

Когда поле ТД без индекса повторяется два раза или более, необходим

ограничитель. Большие блоки программных данных (например, многократные

или очень длинные записи) могут иметь ограничители ОД2, распределенные по

всей записи для облегчения обработки и буферизации данных. Устройства, по-

лучающие такие данные, должны принимать ограничители ОД2 и однозначно

их расшифровывать. Сообщение программных данных может закончится огра-

ничителем ОДЗ.

Коды программных данных

Предпочтительным кодом для этих данных является код по ГОСТ 13052-74.

2.4.4. Данные о состоянии

Данные о состоянии могут быть посланы из устройства с сообщением

байта состояния - БСТ|ЛД0-ЛД5, ЛД7| в ответ на последовательный опрос, ко-

гда устройство находится в состоянии СПСА. Основной целью сообщения БСТ

является представление критических суммарных данных состояния устройства

в действующий контроллер. Суммарные данные о состоянии представляют ло-

гическое "или" детальных данных состояния (при наличии в устройстве более

одного ненормального состояния). Сообщения БСТ должны передать большое

разнообразие зависящих от устройства внутренних состояний и условий, по-

этому законченная структура данных и кодов невыполнима.

Достаточный уровень совместимости устройства достигается, когда ли-

нии ЛД0-ЛД6 используются в соответствии с требованиями данного раздела.

Сообщение " обслуживание запрещается" ( ОБЗ) посылается по ЛД6 одновре-

менно с сообщением БСТ (табл. 19).

Таблица 19. Предпочтительная структура представления данных о состоянии

устройства

Сообщения

ОБЗ

БСТ

Логическое

значение

ЛД6 ЛД7 ЛД5 ЛД4 ЛДЗ-ЛДО

Запрошено

обслужива-

ние

Обслужи-

вание не за-

прошено

Расширено

Не расши-

рено

Ненормаль-

ное

Нормальное

Занят

Готов

ХХХХ

Сообщение "ненормальное условие", посылаемое по ЛД5, используется

для передачи суммарных данных о состоянии, связанных с ненормальной рабо-

той устройства. (Примеры: внутренняя погрешность в пределах функции уст-

ройства; ошибочные программные данные, посланные в устройство; неполные

или ошибочно измеренные данные; предельные условия).

Сообщение условия "занято" (посылается по ЛД4) используется для пе-

редачи суммарных данных о состоянии, связанных с условием "готов" или

"занят" основных функций устройства ( например, "измерять напряже-

ние", "измерять частоту", "выдавать аналоговые данные").

Если применение устройства требует, чтобы сообщение 30 показывало,

например, "готовность для считывания" данных измерений, то кодирование ли-

нии ЛД4 либо должно быть изменено на обратное, либо необходим дополни-

тельный бит для указания "готовности к считыванию ".

ЛДО-ЛДЗ могут быть использованы конструктором для передачи либо

дополнительных суммарных данных о состоянии системы, либо более детали-

зированных данных о состоянии устройства.

Кодовое поле предусмотрено для обеспечения максимальной гибкости

при передачи специальных зависящих от устройства условий, но коды для де-

тализации состояния стандартом не устанавливаются.

ЛД7 может быть использована в качестве флагового бита для расширения

или изменения (способом, зависящим от устройства) значения части сообщения

БСТ. Например, ЛД7 может быть использована для удвоения кодового поля,

имеющегося в битах ЛДО-ЛДЗ. Предпочтительная структура сообщения БСТ

приведена в табл. 19.

Содержание сообщения БСТ, посланного по ЛД0-ЛД5, может изменяться

между передачами БСТ при изменении внутренних состояний устройства. Если

устройство имеет только единственную причину для запроса обслуживания, эта

причина может быть указана в бите ОБЗ.

2.4.5. Данные индикации

Измеренные данные, если они используются как данные индикации,

должны соответствовать требованиям п. 2.4.2.

В некоторых случаях соблюдение требований этого раздела необходимо,

чтобы входные байты данных интерпретировались различным образом или в

определенные моменты времени, или в определенных последовательностях.

Например, самописец сначала должен быть "инструктирован" относительно

соответствующих рабочих условий (например, установить масштабный коэффи-

циент), а затем ему должны быть даны определенные точки данных, по которым

необходимо построить график. Должны быть обеспечены средства для смены по-

тока данных: от программных данных к данным индикации (измерительным дан-

ным). При этом самописец находится в состоянии СПАК или СПАД.

Адреса приемников (первичные или вторичные) могут быть использова-

ны для указания каждого типа данных. При использовании одного адреса на

прием разработчик имеет свободу выбора кода, зависящего от устройства, в

пределах имеющейся кодовой области. В этом случае необходимо обращать

внимание на то, чтобы не было неоднозначного присвоения кода.

2.4.6. Общие правила кодирования

Наименее значимый бит многобитового кода, передаваемого одновременно

через интерфейс, должен помещаться на линию ЛД под наименьшим номером.

Для 8-битного двоичного кода должны использоваться ЛД0-ЛД7 для представле-

ния битов

−

соответственно. Для 5 -битного кода должны использоваться

ЛД0-ЛД4 соответственно для представления битов 2°- 24 . Неиспользованные

сигнальные линии должны посылать данные пассивными ложными.

Для 7-битного кода по ГОСТ 13052-74 биты должны размещаться на ли-

ниях сигналов следующим образом:

Колонка

7-битного кода

7 6 5 4 3 2 1

Линия сигналов

ЛД7 ЛД6 ЛД5 ЛД4 ЛДЗ ЛД2 ЛД1

ЛДО

ЛД7 посылается пассивной ложной, если не используется для проверки

на четность.

Представление других двоичных кодов в поле ТД должно соответство-

вать таблице 20, в которой устанавливается набор двоичных битов кода, ис-

пользуемого для каждого передаваемого байта. Если код уплотненный, то наи-

более значимый бит помещается на ЛД6 или ЛД7.

Таблица 20. Представление двоичных кодов в поле данных

Код ЛД7

ДД6 ЛД5 ЛД4 ЛДЗ ЛД2 ДД1 ЛДО

Двоичный

Уплотненный восьмеричный X 2

X 2

Уплотненный шестнадцатиричный

Шестнадцатиричный

X 0

Уплотненный двоично-

десятичный.

Двоично-дестичный

X 0

Обозначения: ЛД0-ЛД7 - линии сигналов; X - 0 или бит четности.

2.4.7. Представление недесятичных данных

Для представления недесятичных данных 7-битный код по ГОСТ 13052-

74 является предпочтительным при условии, что имеется корреляция между

недесятичными данными и этим представлением кода.

Кодирование недесятичных данных и присвоение сигнальных линий, указан-

ное в таблице 20, правомерно только для поля ТД и носит общий характер. При по-

сылке недесятичных данных первым должен следовать наиболее значимый байт.

Если числа уплотненные, наиболее значимая цифра помещается на ЛД4-ЛД7.

Двоичные числа рассматриваются как подмножество десятичных чисел и

в поле ТД допустимы только следующие знаки: |0|l|.|.

Восьмиричные числа рассматриваются как подмножество десятичных чи-

сел и в поле ТД допустимы только следующие знаки: |0|1|2|3|4|5|6|7|.|,|.

Шестнадцатиричные числа используют следующую группу символов в

поле ТД: |0|1|2|3|4|5|6|7|8|9|a|B|C|D|E|F|.|.

2.4.8. Примеры предпочтительных форматов сообщений

Данные измерений:

а) вольтметр проводит однократное измерение постоянного напряжения

плюс 12,002 В в диапазоне 10 В и результат выдает в форме ТДЗ (экспоненци-

альное представление). Цифровым значением поля ТД предшествуют данные

ЗД ( напряжение U и качество Р - перегрузка) измеренной величины. Строка

знаков заканчивается ВК, ПС, если результат измерения выдается вольтметром.

Предполагаемый формат выдачи:

PU+12002Е-03ВКПС.

Возможные форматы выдачи:

РU+12.002ПС. PU+12.002K Б:

б) частотомер с двумя каналами (А и В) измеряет частоты 4,23 MHZ и 2,65 kHZ.

Предпочтительный формат выдачи:

AF MHZ 4.23, В KHZ 2,65 ВК ПС.

Возможный формат выдачи:

AF MHZ 4.23, В KHZ 2,65 [ПС /\ КП]

КП передается по линии КП одновременно с ПС.

Программные данные:

а) необходимо запрограммировать вольтметр на измерение и выдачу посто-

янного напряжения в диапазоне 10 V при получении сигнала внешнего запуска.

Предпочтительный формат программы:

F0 Р4Т1 МЗР.

Возможные форматы программы:

F0, R4, Т1, МЗ, Р F0R4T1M3[P /\ КП];

б) необходимо запрограммировать анализатор спектра на проведе

ние и запоминание 1000 амплитудных измерений с использованием

режима A3 ( запоминание и индикация). Эти измерения должны быть

относительно центральной частоты 12.345 MHZ в полосе 1000 HZ.

Команда ПО ( пуск однократный) вызывает однократное выполнение

этой измерительной последовательности.

Предпочтительные форматы программы:

СГ12.34 MHZ SP 1000 HZ ПО A3

СГ 1234Е - 02MHZ Р1000 HZ ПОАЗ.

Возможные форматы программы:

CF 12.34 MHZ, SP1000 HZ, ПО, A3

CF 12.34 MHZ SP1000 HZ ПО A3 ПС:

в) необходимо запрограммировать источник питания на выдачу

напряжения 5,25 V с ограничением тока 120 мА.

Предпочтительные форматы программы:

V5.25E+00, 1 120Е-03 V+5250E-03 1 120 Е-03.

Возможные форматы программы:

V525T-02, 1 120Е-03 ПС V5.25, 1 120 Е-0 [3 /\ КП].

3. СИСТЕМНЫЙ ИНТЕРФЕЙС КОМПЬЮТЕРА IBM PC

При создании измерительно-вычислительных комплексов возникает за-

дача совместного использования средств обработки информации ( компьюте-

ров) и периферийного оборудования (измерительных приборов). Задача обес-

печения совместимости актуальна не только при объединении разнотипных, но

и однотипных интерфейсов.

Под совместимостью интерфейсов понимается согласованность условий

информационной, электрической и конструктивной совместимости этих интер-

фейсов, чем достигается согласованность взаимодействия устройств, подклю-

ченных к различным системам сопряжения.

При объединении разнотипных интерфейсов - системного ( интерфейс

ЭВМ) и приборного (КОП) - реализуется способ иерархического подчинения

[6]. Способ иерархического, подчинения предполагает подключение ведомого

интерфейса (КОП) к ведущему через контроллер ведомого. Последний для ве-

дущего интерфейса является устройством ввода-вывода, поэтому называется

контроллером или адаптером-контроллером. Это устройство совмещает функ-

ции адаптера и контроллера и координирует функционирование интерфейсной

системы нижнего уровня, выполняет функции взаимодействия с интерфейсом

верхнего уровня, которые могут включать в себя прием и интерпретацию ко-

манд, преобразование данных и адресов, выделение и обслуживание наиболее

приоритетных запросов от непосредственно подчиненных устройств.

Способы доступа к совмещаемым интерфейсам разделяются на косвен-

ные и прямые. Косвенный способ доступа отличается от прямого следующими

особенностями: между совмещаемыми интерфейсами происходит преобразова-

ние не только кодовой управляющей информации, передаваемой по информа-

ционному каналу, но и сигналов управляющего канала; коды, передаваемые по

информационному каналу, подвергаются в адаптере или контроллере буферно-

му запоминанию. Практически этот способ доступа является основным для не-

симметричных разнотипных интерфейсов при различных способах управления.

3.1. Системная шина компьютера IBM PC

Системная шина ШМ PC [7] представляет собой расширение шины микро-

процессоров 8088 фирмы Intel. Однако она демультипликсированна и ее возможно-

сти расширены путем добавления линий дополнительных управляющих сигналов

для прямого доступа к памяти (ПДП), обработки прерываний и других функций.

Используемые ИС совместимы с транзисторно-транзисторной логикой (ТТЛ), при-

чем помимо сигнальных выводов имеются выводы для подачи питания и соедине-

ния с землей. Так, на рисунке 42 в общей сложности показано 62 вывода.

0А-А19. Это 20 выводов адресов памяти и ВВ. АО - младший значащий

разряд (МЗР), А19 - старший (СЗР). Сигналы для этих линий формируются ли-

бо процессором Intel 8088, либо контроллером ПДП.

D0-D7. Эти восемь выводов образуют двустороннюю шину данных. DO -

младший разряд, D7 - старший. Во время инициируемого процессором 8088

цикла записи в память микропроцессор выдает информацию на шину данных

перед началом фронта сигнала записи в порт ВВ (

IOW

) или записи в память

(

MEMW

), которые тактирует подачу данных на порт вывода или в память. Во

время инициируемого процессором 8088 цикла чтения с шины порт ввода или

память должны направлять информацию на шину данных перед началом фрон-

та сигнала чтения с порта ВВ (

IOR

) или чтения из памяти (

MEMR

), которые

служат для занесения данных в буфер микропроцессора 8088.

MEMR

MEMW

IOR

IOW

. Эти сигналы с активным низким уровнем

управляют операциями чтения и записи. Они могут выдаваться процессором

Intel 8088 или контроллером ПДП.

ALE (разрешение регистра адреса). На системной шине PC сигнал ALE ука-

зывает на начало шинного цикла, который инициируется процессором Intel 8088.

Когда этот сигнал выставлен, по системной шине данных адресная информация

передаваться не будет. Таким образом, в отличие от сигнала с таким же обозначе-

нием, используемого в микропроцессоре Intel 8085, функция ALE в 8088 не связа-

на с выделением адреса из информации, поступающей по шине данных.