Устройство для передачи и приема дискретных сообщений Советский патент 1984 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в центрах обработки и передачи сообщений от многоканальных источников информации в коллективно используемый ресурс, например при организации дуплексной по волокно-оптическому каналу связи передаче данных в центральный процессор от группы терминалов и других периферийных устройств.

Известна цифровая система передачи дискретных сообщений с так называемой модуляцией задержки тактовой посылки, основанная на использовании двухуровневого импульсного кода, характеризуемого обязательной сменой уровня у передаваемых символов в конце каждого тактового интервала передачи, а также сменой уровня в центре тактового интервала передачи при каждой посылке сигнала двоичной единицы.

Преобразование и передача двоичной информации в этой цифровой -системе осуществляется передатчиком, содержащим приемный сдвиговый регистр, два элемента И, первый из которых одним своим входом соединен с первой входной управляющей щиной для тактовых импульсов частоты F, а второй - с второй управляющей щиной для тактовых импульсов частоты 2F(,, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ, счетный триггер и магистральный усилитель-передатчик.

Выделение хронирующего сигнала и дешифрация данных в такой системе производится приемником, содержащим магистральный усилитель-приемник, пять одновибраторов, два двухразрядных двоичных счетчика, счетный триггер, три элемента НЕ, четыре элемента И, три элемента И-НЕ, элемент задержки, элемент ИЛИ и выходной буферный сдвиговый регистр 1 и 2.

Недостатками указанной системы являются сложность реализуемого ею алгоритма функционирования и больщое количество используемого оборудования.

Наиболее близкой к предлагаемой является цифровая система передачи, содержащая на передающей стороне входную информационную щину для подразрядного ввода двоичных сигналов с последовательного выхода приемного сдвигового регистра, два элемента запрета, элемент ИЛИ-НЕ, генератор тактовых импульсов частоты 2 F, выходную управляющую щину тактовых импульсов частоты FO, два синхронных триггера, счетный вход первого из которых соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а нулевой выход второго - с входом магистрального усилителя-передатчика, и на приемной стороне - магистральный усилитель-формирователь, соединенный входом с входной информационной щиной, а прямым и инверсным выходами - с синхровходами первого и соответственно второго одновибраторов, единичные выходы которых

соединены с соответствующими входами первого элемента И-НЕ, соединенного выходом с первым входом элемента И, выход которого является выходной управляющей щиной.

синхронизирующих импульсов, третий и пятый одновибраторы, второй и третий элементы И-НЕ I-K триггер и входную управляющую шину хронирующих импульсов, выделяемых регенератором, состоящим из последовательно включенных усилителя-приемника, парафазного усилителя-формирователя, резонансного контура частоты 2 FO,..порогового детектора, формирователя тактовых импульсов и синхронного триггера 3. Недостатками известной цифровой системы передачи являются сложность реализуемого ею алгоритма синхронного сопряжения (группообразования) входного потока дискретной информации на передающей стороне и ее декодирования на приемной стороне и необходимость использования при

таком двухранговом (двухтактовом) преобразовании данных большого объема оборудования.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее на передающей стороне триггеры, счетный вход первого триггера подключен к управляющему входу устройства, выход второго триггера подключен к информационной щине, на приемной стороне вход усилителя подключен к информационной щине, выходы усилителя подключены к входам соответствующих одновибраторов, первые выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента И-НЕ,

выход которого под1:слючен к первому входу первого элемента И, выход которого является управляющим выходом устройства, третий и четвертый одновибраторы, второй и третий элементы И-НЕ, введены на передающей стороне счетчик и коммутатор, информационные входы которого подключены к информационному входу устройства, выход коммутатора подключен к объединенным первому и второму управляющим входам второго триггера, счетный вход которого подключен к управляющему входу устройства, вход счетчика подключе к первому выходу первого триггера, первый и второй выходы счетчика подключены соответственно к первому и второму управляющим входам коммутатора, третий выход счетчика подключен к третьему управляющему входу коммутатора и к синхронизирующему выходу устройства, второй выход первого триггера подключен к синхронизирующему входу коммутатора, на приемной стороне введены триггер, элемент 2И-ИЛИ, вторые выходы первогои второго одновибраторов подключены соответственно к первому и второму входам элемента 2ИИЛИ, первые выходы третьего и четвертого

одновибраторов подключены соответственно к третьим и четвертому входам элемента 2И-ИЛИ, выход которого подключен к входу триггера, первый выход которого подключен к информационному.выходу устройства, второй выход триггера подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента И, первые выходы первого и второго одновибраторов подключены к входам соответственно третьего и четвертого одновибраторов, вторые выходы третьего и четвертого одновибраторов подключены соответственно к первому и второму входу третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ.

I

На фиг. 1 представлена структурная схема передающей стороны; на фиг. 2 - схема приемной стороны устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы передающей стороны; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы приемной стороны.

Устройство содержит на передающей стороне коммутатор 1, счетчик 2, триггеры 3 и 4 входную информационную шину 5, управляющий вход 6, информационные выходы 7 и 8, синхронизирующий выход 9, на приемной стороне - магистральный усилитель 10, одновибраторы 11 -14, элемент 2И-ИЛИ 15, триггер 16, элементы И-НЕ 17-19, элемент И 20, входную информационную щину 21, информационный выход 22, управляющий выход 23.

Представленным на фиг. 3 и 4 эпюрам напряжений на выходах соответствующих элементов устройства присвоены обозначения 24-41.

На временной диаграмме для передающей стороны (фиг. 3) тактовым импульсам на входной управляющей й1ине 6 присвоено обозначение 24, сигналам на нулевом и единичном выходах триггера 3 - соответственно 25 и 26, сигналам на выходе младщего разряда двоичного счетчика - 27, сигналам на информационном входе и выходе коммутатора 1 (мультиплексора) соответственно - 28 и 29, сигналам на выходных информационных щинах 7 и 8 - соответственно 30 и 31.

На временных диаграммах для приемной стороны (фиг. 4) сигналам на выходе блока 10 присвоеио обозначение 32, сигналам на выходе первого 11-ого и второго 12-огО одновибраторов - соответственно 33 и 34. сигналам на выходе 17-ого элемента - 35, сигналам на выходе третьего 13-ого и четвертого 14-ого одновибраторов - соответственно 36 и 37, сигнал-ам на выходе 15-ого элемента - 38, сигналам на выходной 22-ой информационной шине - 39, сигналам на выходе 18-ого элемента - 40 и сигналам на выходной 23-ей управляющей шине - 41.

Устройство работает следующим образом.

По информационным шинам-входам 5 (i 1, 2, ..., N) на передающей стороне 5 (фиг. 1) поступает сообщение от первичных источников информации (не показаны), подлежащее передаче к коллективно используемому приемнику. После поступления первого тактового импульса с входной управляющей щины 6 по его переднему фронту (см. временные диаграммы 24-26 и 30-31 на фиг. 3) триггер 3 взводится в единичное состояние. Одновременно с этим в единичное состояние,взводится также синхронный триггер 4, обеспечивая синфазное с передним

5 фронтом тактового импульса формирование в выходной информационной щине 7 смены исходного уровня «Лог. О на уровень «Лог. 1 независимо от двоичного значения символа, подлежащего кодированию и передаче в текущем тактовом интервале. Послед0 нее обеспечивается за счет того, что оба. триггера 3 и 4 - первый типа Т и второй типа T-V, так же как и двоичный счетчик 2, изначально находились в нулевом состоянии. В этом случае сигнал «Лог. 1 с Q-выхода

5 триггера 3, блокируя коммутатор 1 по его синхровходу С-1, обеспечивает фиксацию уровня «Лог. 1 (положительная логика) на информационном выходе коммутатора 1 и соответственно на управляющем V-входе второго синхронного триггера 4. Вследствие

0 этого в подобных ситуациях., когда С-1 и соответственно V I К 1, отвечающих моменту начала как первого, так и моменту начала всех последующих (j -f 1)-X тактовых интервалов передачи, второй синхронный триггер 4 устанавливается в счетный

5 режим и по поступлении соответствующего тактового импульса с входной управляющей щины 6 изменяет свое состояние на противоположное независимо от двоичного значения символа, подлежащего передаче в те- кущем (j + 1)-ом тактовом интервале.

В то же время после переключения в единичное состояние первого триггера 3, выступающего фактически в роли делителя частоты входных тактовых импульсов, сигнал

5 «Лог. О с его Q-выхода поступает на синхровход (строб-вход) С коммутатора 1 и, снимая с него блокировку, обуславливает подачу на управляющий V-вход триггера 4 уже информационного значения символа, передаваемого в текущем тактовом интервале

0 передачи. Так, в случае передачи нулевого символа, т.е. когда от i-oro первичного источника информации (не показан) на одноименный информационный вход 5i (i I, 2, ..., М) коммутатора подается сигнал «Лог. О в инверсной логике (см. временные диаграм-

мы сигналов 28 и 29 на фнг. 3), на V-входе триггера 4 выставляется сигнал «Лог. О в положительной логике. Соответственно в этом случае при поступлении с входной управляющей шины 6 второго (следующего) тактового импульса состояние триггера 4 останется неизменным (I К 0) вплоть до окончания текущего тактового интервала передачи. В случае же передачи единичного (значащего) символа, т.е. когда от i-oro первичного источника информации (не показан) на одноименный информационный вход 5 коммутатора 1 подается, сигнал «Лог. 1 в инверсной логике, уровень напряжения на информационном выходе коммутатора 1 остается таким же, что и до снятия с него блокировки, и будет соответствовать уровню «Лог. 1 в положительной логике. Вследствие этого в указанной ситуации (V I К 1) при поступлении на входную управляющую шину 6 второго (следующего) тактового импульса по его переднему фронту, соответствующему центру текущего j-oro тактового интервала передачи, синхронный триггер 4 изменит свое состояние на противоположное и в соответствии с содержанием реализуемого способа кодирования обусловит в этом случае модуляцию тактовой посылки . со своих информационных выходов 7 и 8, как это Показано на временных диаграммах сигналов 30 и 31 (фиг. 3) на примере передачи символов «Лог. 1 в кодовой комбинации вида 101100... .

При этом в процессе посимвольной передачи каждой М-разрядной (М 8) группы символов дискретного сообщения по сигналу с Q-выхода триггера 3 п-разрядный двоичный код (п logj М) на выходах адресного счетчика 2, последовательно.изменяясь в каждой второй половине тактового интервала передачи на единицу (по mod 2), примет к началу М-оГо тактового интервала передачи максимальное свое значение. В результате этого под воздействием еще двух последующих тактовых импульсов с входной управляющей шины 6 в центре М-ого тактового интервала передачи произойдет обнуление показаний двоичного счетчика 2. Соответственно, сигнал переполнения с выхода старшего разряда счетчика 2, поступая на синхронизирующий выход 9 первичных источников информации (не показаны), в момент своего перехода из состояния «Лог. 1 в «О обусловит подачу на информационные входы 5 очередной М-разрядной группы двоичных символов, процесс установления которых на информационных входах 5 в отличии от известных аналогов может уже продолжаться с центра М-ого тактового интервала передачи до конца первой четверти (М-1-1)ого тактового интервала передачи, благодаря чему процесс группообразования (сопряжения) в устройстве может происходить практически в 3 раза дольше, чем при использовании известных устройств.

Принимаемая на приемной стороне (фиг. 2) из канала связи двухуровневая кодовая последовательность, например, вида

101000..., как это показано на временной диаграмме сигналов 32 фиг. 4, с входной информационной шины 21 поступает на вход усилителя 10. С помощью подключенных к прямому и инверсному выходам блока 10 двух одновибраторов «коротких импульсов на приемной стороне производится селекция числа переходов у поступающих сигналов - первый одновибратор 11 выдает «короткий импульс (см. временную диаграмму 33 на

фиг. 4) при переходе входного сигнала из состояния «Лог. О в «1, а второй одновибратор 12 - при переходе (см. диаграмму 34 на фиг. 4) сигнала на входе блока 10 из состояния «Лог. 1 в «О. Таким образом, в соответствии с содержанием принимаемой кодовой последовательности, при котором сигнал «Лог. О отображается одним изменением уровня сигнала в каждой тактовой посылке, а сигнал «Лог. 1 - двумя изме- нениями уровня сигнала в каждой тактовой посылке, на приемной стороне с помощью рассмотренной выше селекции числа переходов у поступающих сигналов одновременно с выделением хронирующих импульсов на выходе элемента 17 образуется базовая последовательность импульсов, в которой (см. временную диаграмму 35 на фиг. 4) сигнал «Лог. 1 в каждом тактовом интервале отображается двумя «короткими импульсами, а сигнал «Лог. О - одним «коротким импульсом.

Декодирование такой импульсной послеовательности в устройстве осуществляется прежде всего путем селективной выборки из нее по одному в каждом тактовом интервале хронирующему импульсу и пропускании его в выходную управляющую шину 23 в качестве синхросигнала, характеризующего конец данного тактового интервала (см. временную диаграмму 41 на фиг. 4). В то е время из этой базовой последовательности импульсов с помощью элемента 15 существляют отбор следующих один за ругим с временным сдвигом в полтактовых ериода парных хронирующих импульсов и ропускание их на счетньГй вход триггера 16. обственно отбор парных хронирующих импульсов здесь осуществляется путем анализа на совпадение сигналов с выхода первого одновибратора «коротких импульсов 11 с сигналами четвертого одновибратора «длинных импульсов 14 и соответственно сигналов с выхода второго одновибратора «коротких импульсов 12 на совпадение с сигналами третьего одновибратора «длинных импульсов 13 (см. временные Диаграммы 33 и 37 и соответственно 34 и 36 на фиг. 4). При этом длительность i. сигналов первого 11 и второго 12 одновибраторов по отнощению к Длительности 1д сигналов третьего 13 и четвертого 14 одновибраторов подбирают из условия (Wtfl) (1/3), при котором

..0,05-To,..rfle 0,5 TO - длительность полупериода тактовой посылки. Так при задании, например, аналогично прототипу частоты тактовых импульсов на входной управляющей шине 6 передающей стороны равной 2Fo 1,680 МГц, при которой 0,5-Т,, . 0,595 МКС,, на приемной стороне длительности импульсов одновибраторов задают, например, равными tg 0,250 и 1д 0,750 МКС.

В указанных условиях после первого же срабатывания одновибратора 11 по заднему фронту выработанного им «короткого импульса срабатывает связанный с ним одновибратор 13. Соответственно в силу задержки импульса одновибратора 13 на величину ifi 0,250 МКС по отнощению к импульсу одновибратора 11, последний с выхода элемента, 17 поступает на первый вход элемента 20 и в качестве хронирующего (маркерного) сигнала проходит в выходную управляющую щину 23. В то же время «длинный импульс с единичного выхода одновибратора 13 через элемент 19 поступает на вход элемента 18, который в этом случае выдает сигнал запрета на второй вход элемента 20 (см. временную диаграмму 40 на фиг. 4). Тем самым сразу после пропускания хронирующего импульса блокируется на время 1д 0,750 мкс возможность прохождения в выходную управляющую щину 23 сигнала с выхода элемента 17 в случае декодирования в текущем тактовом интервале символа «Лог. 1. В этом случае в момент перехода принимаемого символа «Лог. 1 в центре тактового интервала одновибрато ром 11 вырабатывается «короткий хронирующий импульс, который дает совпадение в первом «плече элемента 15 со все еще действующим на другом входе этого элемента «длинным импульсом с нулевого выхода одновибратора 13. Сигнал совпадения с выхода элемента 15 поступает на счетный вход триггера 16 и по своему отрицательному (заднему) фронту (см. временные диаграммы 38 и 39 на фиг. 4) взводит его в единичное состояние. При этом одновременно с выставлением на информационном выходе 22 уровня . 1 сигнал «Лог. О с единичного выхода триггера 16 обуславливает установку на выходе элемента 18 уровня «Лог. 1. Благодаря этому выключается блокирующее.действие «длинного импульса с единичного выхода одновибратора 14, и при срабатывании в конце данного тактового интервала одновибратора 11 «короткий хронирующий ии пульс с его единичного выхода уже в качестве синхроимпульса пропускается в вь1ходную управляющую щину 23. Одновременно этот же «короткий хронирующий импульс, но уже с нулевого выхода одновибратора 11, давая совпадение во втором «плече элемента 15 с еще действующим

на другом его входе «длинным импульсом с нулевого выхода одновибратора 14, пропускается на счетный вход триггера 16. В результате сбрасывается в «О кратковременно 5 выставленный с информационного выхода 22 на информационный вход блока первичной обработки данных (не показан) уровень «Лог. характеризуя окончание декодирования символа «Лог. Ь, как это по1 азано на фиг. 4 на примере декодирования кодовой комбинации вида 101000... .

Таким образом, реализуемый в устройстве алгоритм функционирования приемной стороны не предусматривает необходимости использования при декодировании принимп

5 емого кода регенерированных с помощью iiiiiсокодобротного кварцевого резонатора хро пирующих импульсов. Это позволяет не только значительно уменьшить аппаратурные затраты и улучшить технологичность приемной стороны, но и существенно упростить эк0 сплуатацию устройства в целом за счет более высокой надежности декодирования принимаемых символов при реализуемом режиме их самосинхронизации и значителы.ок ослабления требований к девиации часто;

5 тактовых посылок и соответственно ве.шчине джиттера хронирования, в частности при наличии Ю /о-ного временного или температурного изменения длительностей у выходных импульсов используемых одновибраторов 11 -14 приемная часть устройства обес0 печивает при тактовой частоте прототкпа 2Fe 1,680 мГц достоверное декодирон.чние принимаемых символов при велимипо ее девиации в ± 100 кГц.

В то же время, например, введение на приемной стороне еще одного (не показан)

одновибратора «коротких импульсов, соединенного синхровходом с выходом элемента 20, а выходом - с R-входом триггера 16, позволяет обеспечить также дополнительную «самоустановку этого триггера в нуле.вое состояние после декодирования каждого символа и тем самым уменьшить вероятность возникновения сбоев в работе.

Указанные преимущества приемной стороны в совокупности с рассмотренным выше упрощением алгоритма группообразования (сопряжения) на приемной стороне устройства, сокращение аппаратурных затрат на организацию синфазного звода (подачи) данных от первичных источников информации и практически 3-кратный выигрыш во времени на выполнение этой операции по отношению к прототипу и известным аналогам обеспечивают надлежащую гибкость такой цифровой системы и расщиряют область ее применения для помехоустойчивой передачи больщих массивов дискретной информации

7 -

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ, содержащее на передающей стороне триггеры, счетный вход первого триггера подключен к управляющему входу устройства, выход второго триггера подключен к информационной шине, на приемной стороне вход усилителя подключен к информационной шине, выходы усилителя подключены к входам соответствующих одновибраторов, первые выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента И-НЕ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого является управляющим выходом устройства, третий и четвертый одновибраторы, второй и третий элементы И-НЕ, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены на передающей стороне счетчик и коммутатор, информационные входы которого подключены к информационному входу устройства, выход коммутатора подключен к объединенным первому и второму управляющим входам второго триггера, счетный вход которого подключен к управляющему входу устройства, вход счетчика подключен к первому выходу первого триггера, первый и второй выходы счетчика подключены соответственно к первому и второму управляющим входам коммутатора, третий выход счетчика подключен к третьему управляющему входу коммутатора и синхронизирующему выходу устройства, второй выход первого триггера подключен к синхронизирующему входу коммутатора, на приемной стороне введены триггер, элемент 2И-ИЛИ, вторые выходы первого и второго одновибраторов подключены соответственно к первому и второму входам элемента 2ИИЛИ, первые выходы третьего и четвертого одновибраторов подключены соответственно (Л к третьему и четвертому входам элемента 2И-ИЛИ, выход которого подключен к входу триггера, первый выход которого подключен к информационному выходу устройства, второй выход триггера подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента Р ;о И, первые выходы первого и второго одновибраторов подк.тюченьГ к входам соответел ственно третьего и четвертого одновибраторов, вторые выходы третьего и четвертого одновибраторов подключены соответственно к первому и второму входу третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ.