УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРОСА ИНФОРМАЦИОННЫХ КАНАЛОВ Российский патент 2006 года по МПК H03M1/22 H04J3/02 

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано, в частности, в автоматизированных системах управления и контроля для автоматического опроса информационных каналов или датчиков, осуществляющих прием сообщений о состоянии контролируемых объектов, и ввода информации в устройство обработки данных.

Известны устройства для опроса информационных каналов, содержащие блоки опроса, коммутатор, элементы И, ИЛИ, регистры и генератор тактовых импульсов [1, 2].

Однако эти устройства обладают целым рядом недостатков, главным из которых является низкое быстродействие,

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство для опроса телеметрических каналов, описанное в [3].

Это устройство содержит блоки опроса, коммутатор, а также формирователь, блок адресации и логические элементы И, ИЛИ, обеспечивающие управление последовательным считыванием информации с блоков опроса.

Основной недостаток данного устройства, ограничивающий возможности его применения в автоматизированных системах управления, состоит в том, что опрос информационных каналов производится последовательно. Поэтому время ожидания опроса каждого датчика, т.е. время от поступления информации в блок опроса до начала его считывания в устройство обработки определяется заданной программой опроса, а не важностью информации. Возникающие при этом задержки процессов ввода и обработки особо важной и высокоприоритетной информации во многих случаях могут приводить к негативным последствиям.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности обслуживания сообщений с разными приоритетами и повышение быстродействия устройства при вводе высокоприоритетных сообщений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для опроса информационных каналов, содержащее блок управления, коммутатор и блоки опроса, информационные входы которых являются информационными входами устройства, информационные выходы соединены с информационными входами коммутатора, а первые и вторые сигнальные выходы подключены к первым и вторым сигнальным входам блока управления, первые управляющие выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих блоков опроса, вторые управляющие выходы соединены с управляющими входами коммутатора, а первый управляющий вход и первый сигнальный выход являются соответственно управляющим входом и первым сигнальным выходом устройства, введен блок приоритета, первые сигнальные входы которого соединены с третьими сигнальными выходами блоков опроса, первый и второй управляющие входы подключены к третьему и четвертому управляющему выходу блока управления, третьи сигнальные входы которого подключены к сигнальным выходам блока приоритета, а четвертые сигнальные выходы блоков опроса являются вторыми сигнальными выходами устройства.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием нового блока - блока приоритета и его связей с остальными элементами.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Введение нового блока и предлагаемых его связей с остальными элементами устройства приводит к появлению новых свойств, в частности к обеспечению приоритетного считывания сообщений из информационных каналов в устройство обработки данных, и, следовательно, к повышению быстродействия устройства.

Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства, на фиг.2 - вариант технической реализации блока опроса, на фиг.3 - вариант технической реализации блока приоритета, на фиг.4 - вариант технической реализации блока управления.

Устройство для сопряжения (фиг.1) содержит блоки 1 опроса, блок 2 приоритета, блок 3 управления и коммутатор 4.

Информационные входы блоков 1 опроса являются информационными входами 5 устройства, информационные выходы соединены с информационными входами коммутатора 4, а первые и вторые сигнальные выходы подключены к первым и вторым сигнальным входам блока 3 управления, первые управляющие выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих блоков 1 опроса, вторые управляющие выходы соединены с управляющими входами коммутатора 4, а первый управляющий вход и первый сигнальный выход являются соответственно управляющим входом 8 и первым сигнальным выходом 7 устройства, при этом первые сигнальные входы блока 2 приоритета соединены с третьими сигнальными выходами блоков 1 опроса, первый и второй управляющие входы блока 2 приоритета подключены к третьему и четвертому управляющему выходу блока 3 управления, третьи сигнальные входы которого подключены к сигнальным выходам блока 2 приоритета, а четвертые сигнальные выходы блоков 1 опроса являются вторыми сигнальными выходами 9 устройства.

Каждый блок 1 опроса (фиг.2) содержит блок 10 выделения стартового сигнала, первый 11, второй 12 и третий 13 триггеры, элемент ИЛИ 14, генератор тактовых импульсов 15, счетчик 16, дешифратор 17, шифратор 18, формирователь 19 и буферный регистр 20.

Блок 2 приоритета (фиг.3) содержит дешифраторы 21, группы первых 22, вторых 23 и третьих 24 элементов И, а также элементы ИЛИ 25 и распределитель 26.

Блок 3 управления (фиг.4) содержит первые 27 и вторые 28 элементы И, элементы НЕ 29, триггеры 30, элемент ИЛИ 31, элемент задержки 32, элемент ИЛИ 33, формирователь 34, третьи 35 и четвертые 36 элементы И, элемент ИЛИ 37, триггер 38, элемент НЕ 39.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении в блок 1 сообщения и выделении блоком 10 стартового (пускового) сигнала перебрасывается триггер 11, сигналом с выхода которого разрешается запись информации в регистр 20 и запускается ГТИ 15.

По окончании записи в регистр 20 кодограммы, которая содержит данные о ее приоритете, сигналом с выхода счетчика 16 триггер 11 перебрасывается в исходное состояние и останавливает ГТИ 15.

Из регистра 20 считывается номер приоритета и на выходе шифратора 18 формируется код номера приоритета полученного сообщения, который с третьего сигнального выхода блока 1 поступает через первый сигнальный вход блока 2 на дешифратор 21. На одном из выходов дешифратора 21 (в зависимости от номера приоритета) появляется сигнал "1".

После записи в регистр 20 принятого сообщения сигналом стоповой посылки с дешифратора 17 триггер 13 будет переключен в единичное состояние. Этот сигнал поступает на выход 9 устройства, сигнализируя о занятости блока 1 опроса, а также на сигнальный вход блока 3 управления (на один из входов элемента ИЛИ 37), свидетельствуя о наличии данных в одном из узлов 1 опроса.

При поступлении в блок 3 управления сигнала о наличии информации хотя бы от одного из узлов 1 опроса, по сигналу с выхода элемента ИЛИ 37 сработает триггер 38 и на его выходе будет сформирован сигнал, который передается через выход 7 во внешнее устройство, сигнализируя о наличии информации.

При готовности внешнего устройства к приему информации с него на вход 8 блока 3 управления подается сигнал готовности, после чего начинается считывание информации с блоков 1 опроса.

Дальнейшую работу устройства рассмотрим на примере наличия в блоке 1-1 информации с приоритетом 2, а в блоках 1-М и 1-К - информации с приоритетом 1.

В результате дешифрации кодов номеров приоритетов, поступающих из блоков 1-1, 1-М и 1-К будут сформированы сигналы на втором выходе дешифратора 21-1, на первом выходе дешифратора 21-М и первом выходе дешифратора 21-К.

При поступлении с внешнего устройства на вход 8 блока 3 управления команды на разрешение считывания информации на выходе элемента ИЛИ 33 будет сформирован сигнал, который поступит на управляющий вход блока 2 приоритета и на элемент 32 задержки в блоке 3.

Сигнал с выхода элемента ИЛИ 33, поступив на блок 2, поступит на управляющий вход распределителя 26, в результате чего появится сигнал на его первом выходе.

Сигнал "1" с первого выхода распределителя 26 поступит на вторые входы всех элементов И 22. В результате сигналы"1" появятся на выходах М-го и К-го элементов И 22 (22-М и 22-К), а также на выходах элементов ИЛИ 25-М и 25-К, сигнализируя о наличии сообщений первого приоритета в блоках 1-М и 1-К.

Данные сигналы поступят на соответствующие сигнальные входы блока 3 управления. В результате сигналы "1" появятся на первых входах элементов И 27-М и 27-К, а также на первых входах всех элементов И 28, кроме 28-М и 28-К.

В блоке 3 сигнал с выхода элемента ИЛИ 33 поступит также на элемент задержки 32, на выходе которого через интервал времени Т, необходимый для формирования сигналов на выходах блока 2, т.е. на входах элементов И 27 и 28, появится сигнал "1". Этот сигнал, пройдя элемент ИЛИ 31, поступит на вторые входы элементов И 27-1 и 28-1.

Так как на первых входах всех элементов И 28, начиная от первого и до (M-1)-го, присутствуют сигналы "1", на первом входе элемента И 28-М присутствует сигнал."0", а на первом входе элемента И 27-М присутствует сигнал "1", то появится сигнал "1" на выходе элемента И 27-М. При этом на выходах всех остальных элементов И 27, и элементах И 28 от М-го до К-го будут присутствовать сигналы "0".

Сигнал с выхода элемента И 27-М поступит на первый вход триггера 30-М, который сработает и сформирует на своем выходе сигнал "1". Этот сигнал поступит на соответствующий управляющий вход блока 4 коммутации, где обеспечит подключение информационного выхода блока 1-М к внешнему устройству приема информации (выходу 6).

Сигнал с выхода элемента И 27-М поступит также через управляющий вход блока 1-М на вход триггера 12, который сработает и сигналом с первого выхода запустит через элемент ИЛИ 14 генератор тактовых импульсов 15, а также разрешит считывание информации из регистра 20 во внешнее устройство через коммутатор 4.

По окончании считывания информации сигнал со счетчика 16 поступит на второй вход триггера 12, генератор 15 остановится, а сигнал с второго выхода триггера 12 через формирователь 19 поступит на соответствующий сигнальный вход блока 3, сигнализируя об окончании считывания данных из блока 1-М.

Одновременно сигнал с выхода формирователя 19 поступит на второй вход триггера 13, который установится в исходное состояние и снимет сигналы, сообщающие о наличии информации в блоке 1-М.

Сигнал конца считывания, поступивший из блока 1-М в блок 3, перебросит триггер 30-М в исходное состояние, пройдет элемент ИЛИ 31 и поступит на вторые входы элементов И 27-1 и 28-1.

Так как на первых входах всех элементов И 28, начиная от первого и до (K-1)-го, присутствуют сигналы "1", на первом входе элемента И 28-К присутствует сигнал "0", а на первом входе элемента И 27-К присутствует сигнал "1", то появится сигнал "1" на выходе элемента И 27-К. При этом на выходе элемента И 28-К будет присутствовать сигнал "0".

Сигнал с выхода элемента И 27-К поступит на первый вход триггера 30-К, который сработает и сформирует сигнал "1". Этот сигнал поступит в блок 4 коммутации, где обеспечит подключение информационного выхода блока 1-К к внешнему устройству приема информации (выходу 6).

Сигнал с выхода элемента И 27-К поступит также в блок 1-К и разрешит считывание информации из регистра 20 во внешнее устройство через коммутатор 4.

Сигнал конца считывания, поступивший из блока 1-К в блок 3, перебросит триггер 30-К в исходное состояние, пройдет элемент ИЛИ 31 и поступит на вторые входы элементов И 27-1 и 28-1.

Если за время считывания информации из блока 1-К ни в один из блоков 1 не поступит информация с первым приоритетом, то на всех сигнальных выходах блока 2 приоритета и, соответственно, на третьих сигнальных входах блока 3 будут присутствовать сигналы "0", а, следовательно, на первые входы всех элементов И 28 будут поступать сигналы "1". В результате появится сигнал "1" на выходе элемента И 28-К.

Если хотя бы в одном из блоков 1 присутствует информация (другого приоритета, как в рассматриваемом случае), то на выходе элемента И 37 появится сигнал "1", который будет поступать на первый вход элемента И 35. В этом случае при поступлении сигнала с выхода элемента И 28 появится сигнал на выходе элемента И 35 и на выходе элемента ИЛИ 33. Сигнал с выхода элемента ИЛИ 33 поступит в блок 2 на вход регистра 26 и установит его в очередное состояние, при котором имеется сигнал на втором выходе регистра 26.

В результате появятся сигналы на тех выходах блока 2, которые соответствуют блокам 1 опроса, имеющим информацию второго приоритета.

Считывание информации с этих блоков производится аналогично описанному выше.

По окончании считывания информации со всех блоков 1 опроса пропадут сигналы на всех вторых сигнальных входах блока 3 и, следовательно, на входах элемента ИЛИ 37, а на его выходе будет сформирован сигнал "0".

В этом случае при появлении сигнала на выходе элемента И 28 появится сигнал на выходе элемента И 36.

Этот сигнал, поступив в блок 2, установит распределитель 26 в исходное состояние, а также перебросит триггер 38 в блоке 3 в исходное состояние. Сигнал с. выхода триггера 38 поступит во внешнее устройство, сигнализируя об окончании передачи информации.

Процесс опроса будет завершен до момента поступления в один из узлов 1 нового сообщения.

Предлагаемое устройство имеет существенные преимущества по сравнению с известными.

Использование дисциплины обслуживания (обработки) сообщений в соответствии с назначенными приоритетами является одним из наиболее эффективных способов управления размерами очередей и времени пребывания в них.

Как показывают расчеты, результаты моделирования и натурных испытаний, в системах обработки информации, использующих приоритетное обслуживание, при неизменном среднем времени ожидания и обработки, время пребывания сообщений 1-го приоритета (в качестве которых могут выступать, например, сообщения об аварийном и/или предаварийном состоянии контролируемых объектов) сокращается в 3...6 раз по сравнению со среднем временем (в зависимости от соотношения интенсивностей поступления сообщений разных приоритетов).

Кроме того, что является не менее важным обстоятельством, повышается "предсказуемость" времени ожидания обработки сообщений, т.к. упорядочение очереди минимизирует дисперсию длительности ожидания.

Источники информации

1. Авторское свидетельство № 849513, МКИ H 04 J 3/16. 1981.

2. Авторское свидетельство № 1225032, МКИ Н 04 J 3/16. 1985.

3. Авторское свидетельство № 1524191, МКИ H 04 J 3/16. 1989.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано, например, в АСУ для опроса информационных каналов, осуществляющих прием сообщений о состоянии контролируемых объектов. Технический результат состоит в расширении функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности обслуживания разноприоритетных сообщений. Для этого в устройство дополнительно введен блок приоритета. При поступлении сообщений в блоки опроса устройство обеспечивает запрос на их ввод в устройство обработки информации и при получении разрешения ее считывание. При этом обеспечивается определение приоритета каждого из имеющихся в узлах опроса сообщений, а их считывание осуществляется последовательно, начиная с сообщения высшего приоритета. 4 ил.

Устройство для опроса информационных каналов, содержащее блок управления, коммутатор и блоки опроса, информационные входы которых являются информационными входами устройства, информационные выходы соединены с информационными входами коммутатора, а первые и вторые сигнальные выходы подключены к первым и вторым сигнальным входам блока управления, первые управляющие выходы которого соединены с управляющими входами соответствующих блоков опроса, вторые управляющие выходы соединены с управляющими входами коммутатора, а первый управляющий вход и первый сигнальный выход являются соответственно управляющим входом и первым сигнальным выходом устройства, отличающееся тем, что в него введен блок приоритета, первые сигнальные входы которого соединены с третьими сигнальными выходами блоков опроса, первый и второй управляющие входы подключены к третьему и четвертому управляющему выходу блока управления, третьи сигнальные входы которого подключены к сигнальным выходам блока приоритета, а четвертые сигнальные выходы блоков опроса являются вторыми сигнальными выходами устройства.