Устройство для сжатия данных Советский патент 1989 года по МПК G08C19/28 

ф1сгл

25

Изобретение относится к технике рора и передачи информации, может ыть использовано при необходимости окращения избыточности данных и яв- j яется усовершенствованием устройства по авт. св. № 1089609.

Цель изобретения - повышение инормативности и надежности устройста,

ha фиг. t представлена блок-схема устройства, на фиг. 2 - выполнение блока управления.

Устройство содержит (фиг. 1) анаого-цифровой преобразователь 1, вы- 15 итатель 2, блок 3 сравнения, блок 4 памяти, блок 5 управления, реверсивные, счетчики 6 и 7 со знаковым разрядом, сумматор 8, цифроаналоговый реобразователь 9, регистры 10 и 11, 20 блок 12 ключей, сумматор 13.

Блок 5 управления содержит (фиг.2) генератор 14 импульсов, регистр 15 сдвига, элемент ИЛИ 16, элементы И 17 и 18, регистр 19 сдвига, элемент ИЛИ 20, элемент И 21, регистр 22, элемент ИЛИ 23, элементы И 24-30, элемент ШШ 31, элемент И 32, элемент НЕ 33, элемент ИЛИ 34.

После включения и установки исход-30 ного состояния устройство для сжатия данных работает следукяцим образом.

Поступающий на вход сигнал подается Н4 вход аналого-цифрового преобразователя 1 и первый вход вычитателяз5 2. Алгоритм работы устройства определяет блок 5 управления, который форми- рует н,а своих выходах управляющие импульсы, синхронные с тактовыми импульсами. Тактовые импульсы выра- 40 батываются в самом блоке 5 управления и их частота выбрана в четыре раза большей, чем требуемая частота временной дискретизации данных.

Первый () после начала работы 45 тактовый импульс появляется на пятом выходе блока 5 и поступает на второй вход аналого-цифрового преобразователя 1, фиксируя в его выходном регистре код первого отсчета (число N), 50 который и поступает на первые входы первого регистра 10, второго регистра 1 1 и через блок 12 ключей на вторую группу входов первого сумматора 8.

Второй тактовый импульс появляется55 на восьмом и третьем выходах блока 5. При этом импульс, поступивший с восьмого выхода блока 5 на вход первого регистра 10, разрешает запись в

5

o

5 0

0

5 0

5 0

5

него поступающего от аналого-цифрового преобра:зователя 1 кода первой выборки (отсчета) входного сигнала, соответствующего числу N,, а импульс поступивший с третьего выхода блока 5 на третий вход реверсивного счетчика 6, разрешает запись в него кода числа, поступающего на него с группы выходов первого сумматора 8. В сумматоре 8 осуществляется алгебраическое сложение чисел N; я Л- , посту- пакнцих в виде кодов на его вторую и первую группу входов. Так как второй реверсивный счетчик 7 продолжает оставаться в исходном состоянии (з ( - 0), то в счетчик 6 из сумматора 8 будет переписан код, соответствующий числу N .

Третий тактовый импульс появляется на четвертом и шестом выходах блока 5. Импульс, поступивший с шестого выхода блока 5 на второй вход аналого-цифрового преобразователя 1, обеспечивает стирание в его выходном регистре результата первого отсчета. Импульс на четвертом выходе блока 5 является выходным сигналом Призна к выборки, с помощью которого разрешается выцача кода числа с выхода счетчика 6 в линию связи или в накопительное устройство (например, через группу элементов И).

Четвертый тактовый импульс появляется на третьем выходе блока 5 и, поступив на третий вход счетчика 6, вновь разрешает запись в счетчик 6 числа с выхода сумматора 8, однако состояние счетчика 6 из-за этого, очевидно, не изменится.

Пятый () тактовый импульс появляется на пятом выходе блока 5 и рновь вызывает фиксацию в выходном регистре аналого-цифрового преобразователя 1 кода числа N/j, соответст- взтощего второму отсчету сигнала в момент времени, отстоящий от момента первого отсчета на величину периода дискретизации.

Шестой тактовый импульс появляется на девятом и третьем выходах блока 5. При этом импульс, поступивший с девятого выхода блока 5 на вход регистра 11, разрешает запись в него кода числа N, подаваемого на его первые входы от аналого-цифрового преобразователя 1. Импульс же, поступивший с третьего выхода блока 5 на третий вход счетчика 6, разрешает

запись в него кода, поступающего с группы выходов сумматора 8, В результате в счетчике 6 окажется записанным код числа Njj..

В сумматоре 13 осуществляется алгебраическое вычитание с учетом знака получаемой разности i3 , код которой с группы его выходов поступает на группу входов счетчика 7.

Седьмой тактовый импульс появляется на четвертом, седьмом и шестом выходах блока 5 управления. При этом импульс, поступивший с четвертого выхода, является сигналом Признак вы-

борки, который разрешает вьщачу кода числа N с выхода счетчика 6 в линию связи или в накопительное устройство. Импульс с седьмого выхода блока 5, поступающий на третий вход счетчика 7, разрешает запись в него кода числа /, поступающего на него из сумматора 13. Импульс с шестого выхода блока 5, поступающий на второй вход аналого-цифрового преобразовате- 25 до окончания операций со следующей

20

чение сигнала с выхода цифроаналого вого преобразователя 9. Разностный сигнал с выхода пычитателя 2 подает ся на блок 3 сравнения, где сравнив ется с пороговым сигналом, который поступает из блока 4 памяти и определяет допустимую погрешность. Если разностный сигнал находится в допус тимых пределах, то сигналов на обоих выходах блока 3 сравнения не будет. Если же это условие не выполняется, то сигнал появляется на одн или другом выходе блока 3 сравнения в зависимости от того, за нижний ил за верхний предел допуска вышел раз ностный сигнал.

Блок 5 управления фиксирует факт наличия (или отсутствия) сигналов, поступающих из блока 3 сравнения, в очередные i-e моменты отсчетов (т.е Б моменты наличия девятого, тринадцатого, семнадцатого и т.д. тактовы импульсов) и хранит эту информацию

5

5 до окончания операций со следующей

0

чение сигнала с выхода цифроаналого- вого преобразователя 9. Разностный сигнал с выхода пычитателя 2 подается на блок 3 сравнения, где сравнивается с пороговым сигналом, который поступает из блока 4 памяти и определяет допустимую погрешность. Если разностный сигнал находится в допустимых пределах, то сигналов на обоих выходах блока 3 сравнения не будет. Если же это условие не выполняется, то сигнал появляется на одном или другом выходе блока 3 сравнения в зависимости от того, за нижний или за верхний предел допуска вышел разностный сигнал.

Блок 5 управления фиксирует факт наличия (или отсутствия) сигналов, поступающих из блока 3 сравнения, в очередные i-e моменты отсчетов (т.е. Б моменты наличия девятого, тринадцатого, семнадцатого и т.д. тактовых импульсов) и хранит эту информацию .

Изобретение относится к технике сбора и передачи информации, может быть использовано при необходимости сокращения избыточности данньк. Цель изобретения - повьппение информативности и надежности устройства. Устройство содержит аналого-цифровой преобразователь 1, вычислитель 2, блок 3 сравнения, блок 4 памяти, блок 5 управления, реверсивные счетчики 6, 7 со знаковым разрядом, сумматор 8,цифроаналоговый преобразователь 9,регистры 10, IT, блок 12 ключей, сумматор 13. Введение новых элементов позволяет исключить переходный процесс. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

ля 1, обеспечивает стирание зафиксированного в нем результата.

Восьмой тактовый импульс появляется на третьем выходе блока 5 и, поступая на третий вход счетчика 6, разрешает запись в него результата из сумматора 8. Так как к этому времени на входах первой группы сумматора 8 имеет место код числа , а на входах второй группы входов - код числа NJ, то в счетчик 6 будет записан код числа N2+ dj, являющегося предсказываемым очередным () значением входного сигнала.

В последующем тактовые импульсы на 40 МУ счетчиков 7 и 8 прибавляется (вычитается) единица.

В момент появления очередного тактового импульса (одиннадцатого, пятнадцатого, девятнадцатого и т.д.) в блоке 5 управления, если в нем зафиксирован сигнал, поступивший с блока 3 сравнения, вырабатывается сигнал Признак выборки, означающий, что данная выборка является существенной и она должна быть передана по каналу связи (или записана в накопительном устройстве). Если же сигналов сравнения не поступало, то данная вы- рорка является несущественной и может не передаваться. Однако каждая выборка, следующая после существенной, независимо от результатов сравнения в блоке 3 признается существенной за счет хранения .в блоке 5, как было

седьмом, восьмом, девятом, пятом, шестом выходах блока 5 управления не появляются, состояние аналого- цифрового преобразователя 1, регистров 10 и 11 и сумматора 13 не изме- 45 няется и в работе они участия не принимают .

Таким образом, два первых отсчета входного сигнала признаны УСТРОЙСТВОМ существенными и по ним установ-до лены начальное состояние счетчика 6, в котором записан код очередного предсказываемого значения Nrt+4o N

7, в котором записан код

3

и счетчика приращения л ,

Работа устройства в последующем происходит так.

На входы вычитателя 2 поступают входной сигнал и предсказанное зна55

0

5

(1+1)-й выборкой.

В зависимости от поступивших в блок 5 сигналов сравнения он вырабатывает (или не вырабатывает) на своих первом или втором выходах корректирующие сигналы; синхронные с очередным тактовым импульсом (десятый, четырнадцатый, восемнадцатый и т.д.). Таким образом, если на блок 5 управления поступил сигнал, который показывает, что разностный сигнал больше (или меньше) допустимых значений сигнала, то сигналами с первого,(или второго) выхода блока 5 к содержимо55

указано, сигналов сравнения, посту-- ивших в момент предьщущей выборки. Это необходимо для последующего восстановления информации о сигнале по g анным сжатым в соответствии с алгоритмом экстраполяции первого порядка,

В момент появления очередного тактового импульса (двенадцатого, шест- ю надцатого, двадцатого и т,д,) вырабатывается импульс на третьем выходе блока 5j который, поступив на третий вход счетчика 6, разрешает запись в. него из сумматора 8 кода очередного предсказываемого значения сигнала.

Таким образом, можно отметить, что функционирование устройства включает в себя .два началыйк этапа и этап циклической работы. Каждый из этапов осуществляется, четырьмя шагами, частота следования которых определяется частотой следования тактовых импульсов,

Нд первом начальном этапе последе™ вательность работы состоит из следую™ щих операций: первый шаг - фиксация в аналого-цифровом преобразователе 1 кода числа N, первого отсчета; второй шаг - перепись кода числа N из сумматора .8 в счетчик 6, запись бго в первый регистр 10} третий шаг - вьщача сигнала Признак выборки (передача первого отсчёта в линию связи

15

20

25

30

с выхода счетчика 6), стирание резульгз5 регистра 22 через элемент ИЛИ 31, потата в преобразователе 1; четвертый шаг - перепись из сзгмматора В кода числа N (промежуточный шаг),

На втором начальном этапе выполняются следующие операции: первый шаг - фиксация в преобразователе 1 кода Числа Nn второго отсчета; второй шаг - перепись кода числа N из сумматора 8 в счетчик 6, запись его во второй регистр 11; третий шаг - вьщача сигнала Признак выборки (вьщача второго отсчета), стирание результата в преобразователе 1, заВторой тактовый импульс появляется на четвертом выходе регистра 15 и поступает на объединенные входы элепись кода числа 1 Nj-N., из сумматора 13 в счетчик 7; четвертый шаг - Q мектоъ И 26-28. На второй вход эле- запись из сумматора 8 кода числа Nj мента И 27 одновременно поступает (d2 (подготовка предсказываемого значения третьего отсчета),

На этапе последующей циклической работы выполняются следующие операции: первый шаг - фиксация результатов анализа в блоке 3 сравнения (единица - если есть сигнал на одном из выходов блока 3, т.е, отсчет суединица с первого выхода регистра 22, состояние которого продолжает ос таваться исходным. Поэтому второй та 55 товый импульс с шестого выхода блока 5 управления поступает на вход регистра 10, разрешая запись .в нем кода числа N, а также через элемент ИЛИ 23 с третьего выхода блока 5 посту

щественный, или ноль - если сигналы .ср.авнения на выходе блока 3 отсутствуют, т,е, выборка является несущест-. венной); второй шаг - коррекция кодов чисел в счетчиках 6 и 7 при наличии соответствующего сигнала на выходе блока 3 сравнения; третий шаг - выдача сигнала Признак выборки, если данный отсчет или предьщущий отсчет (в этом циклическом этапе) являются существенными; четвертый шаг - перепись результата из сумматора 8 в счетчик 6 (подготовка очередного предсказываемого значения).

Последовательность функционирования устройства определяет блок 5 управления, который работает следуюпщм образом.

При установке исходного состояния в мпадший разряд двухразрядного регистра 22 записывается единица, С началом работы запускается генератор 14 тактовых импульсов и импульсы с.:. его выхода поступают на сдвигающий.: ;: вход четырехразрядного регистра 15, которьй вырабатывает четыре разнесенные во времени последовательности тактовых импульсов.

Первый импульс появляется на пятом выходе регистра 15 и поступает на элементы И 29 и 30, На второй вход элемента И 30 в это же время поступает е.диница с первого выхода

0

5

0

егистра 22 через элемент ИЛИ 31, поэтому первый тактовый импульс поступает с восьмого выхода блока 5 на первый вход аналрго-цифрового преобразователя, вызывая фиксацию в нем

кода числа N. , Через элемент И 29 первый тактовый импульс не проходит, так как на его втором входе присутствует сигнал ноль, поступающий с элемента НЕ 33, на вход которого поступает единица с выхода регистра 22 через элемент ИЛИ 31,

Второй тактовый импульс появляется на четвертом выходе регистра 15 и поступает на объединенные входы элемектоъ И 26-28. На второй вход эле- мента И 27 одновременно поступает

мектоъ И 26-28. На второй вход эле- мента И 27 одновременно поступает

единица с первого выхода регистра 22, состояние которого продолжает оставаться исходным. Поэтому второй так- товый импульс с шестого выхода блока 5 управления поступает на вход регистра 10, разрешая запись .в нем кода числа N, а также через элемент ИЛИ 23 с третьего выхода блока 5 посту

пает на счетчик 6, разрешая запись в нем числа N, поступающего из сумматора 8, Через элемент И 26 второй тактовый импульс не проходит, так как на его второй вход подан ноль с .выхода элемента НЕ 33. Не проходит этот импульс и через элемент И 28, так как на его втором входе - сигнал ноль, поступающий с второго выхода регистра 22.

Третий тактовый импульс появляется на третьем выходе регистра 15 и поступает на объединенные входы элементов И 24 и 25. Он проходит лишь через элемент И 25, открытый к этому времени по второму входу, и поступает с девятого выхода блока 5 на второй вход преобразователя 1, обеспечивая стирание в нем ранее записанного результата. Одновременно этот импульс через элемент ИЛИ 34 с четвертого выхода блока 5 поступает на выход устройства как сигнал Признак выборки, разрешая передачу с группы выхо- дов устройства кода числа N,..

. Четвертый тактовый импульс появляется на втором выходе регистра 15 и через элемент ИЛИ 23 поступает с третьего выхода блока 5 на третий вход счетчика 6 (при этом в нем происходит перезапись кода числа N), Одновременно этот импульс поступает на сдвигаю1ций вход регистра 22, сдвигая его содержимое на один разряд.

Пятый тактовый импульс появляется как и первый, на пятом выходе регистра 15 и проходит только через элемент И 30 на восьмой выход блока 5, обеспечивая фиксацию в прербразовате- ле 1.кода числа N.

Шестой тактовый импульс появляется, как и второй, на четвертом выхЬде регистра 22, но проходит теперь только через элемент И 28, открытый по второму входу сигналом с второго выхода регистра 22. Этот импульс с седьмого выхода блока 5 поступает на вход регистра 11, обеспечивая запись в нем кода числа N. Одновременно через элемент ИЛИ 23 этот же импульс с третьего выхода блока 5поступает на третий вход счетчика 6, обеспечивая запись в нем кода числа

NIСедьмой тактовый импульс, как и

|Третий, появляется на третьем выходе регистра 15 и проходит через элемент И 25 на девятый выход блока 5, обес

0

5

0 5

0

45

30

35

0

55

.печивая стирание результата в преоб- ;разователе 1. Кроме того, с выхода элемента И 25 этот импульс поступает через элемент ИЛИ 34 на четвертый вы ход, формируя сигнал Признак выборки, а также через элемент И 32, открытый по второму входу сигналом с второго выхода регистра 22, он поступает с пятого выхода блока 5 на третий вход счетчика 7, обеспечивая запись в нем кода разности J ,, поступающего из второго сумматора 13,

Восьмой тактовый импульс, как и четвертый появляется на втором выко- )де регистра «15 и через элемент 23 с третьего выхода блока 5 поступает на третий вход счетчика 6, обеспечивая запись в нем кода числа Nj N2+Л2 , поступающего из сумматора 8, Кроме того, этот импульс, поступая на сдвигающий вход регистра 22, вы- - талкивает из него содержимое и оба разряда этого регистра приобретают- нулевое состояние, которое в последующем не изменяется. Поэтому в дальнейшем открытыми по второму входу все время остаются элементы И-24, 26, и 29. Устройство переходит к этапу циклического функционирования,.При циклическом функционировании каждьй первый тактовый импульс проходит через элемент И 29 на регистр 19, в котором записьшается сигнал, поступающий от блока 3 сравнения через элемент ИЛИ 16 (единица - если выборка существенная, или ноль - если выборка несущественная).

Каждый второй тактовый импульс проходит через элемент И 26, разре- . шая прохождение сигнала коррекции кодов в счетчики 6 и 7 через элементы И 17 и 18.

Каждый третий тактовый импульс проходит через элемент И 24 на вход элемента И 21, разрешая прохождение через него сигнала Признак выборки, если в регистре 19, а значит, и на выходе элемента 20 есть единица. С выхода элемента И 21 сигнал Признак выборки поступает через элемент ИЛИ 34 на четвертый выход блока 5, являющийся выходом устройства.

Каждый четвертый тактовый импульс через элемент ИЛИ 23 проходит на третий выход блока 5 и, поступая на управляющий вход реверсивного счетчика 6, обеспечивает запись в него кода числа с выхода сумматора 8.

Таким образоМэ после начальных этапов устройство в дальнейшем функ- щюнирует 1 клкчески. При. этом, если период дискретизации выбран так, 5 что изменение приращения сигнала в течение этого времени не превьппает шага кваитован:-1я по уровню, то устройство отслеживает входной сигналj обеспечивая алгоритм сжатия с экстра- Ю полицией первого порядка. Дополнительное введение новых элементов поз- воляет исключить переходный процесс, имевший местб в известном устройстве при его включении. За очет этого повьИ5 шается информативность устройстЕЗэ так как все время функционирования полезно используется для передачи данных, объек1 йвно отражающих пове1456 83 О .

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления выполнен на генераторе импульсов, регистрах, элементе НЕ, элементах И и Элементах ИЖ, выход генератора импульсов соединен с первым входом первого регистра, первый выход которого соединен с его вторым вхо- дом, второй, третий и четвертый выходы первого регистра соединены с первыми йходами соответственно первого и второго, третьего, четвертого и пятого, шестого и седьмого элементов И, пятый выход первого регистра соединен с первьм входом первого элемента ИЛИ и входом второго регистра, первый и второй выходы которого соединены соответственно с первым входение сигнала. Кроме того, истспюченне 20 дом второго элемента ИЛИ и вторым

переходного процесса за счет дополни- ;тельного введения новых элементов повышает надежность функцио1й1рования устройства, так как исключается возможность нарушения его устойчивое™ ти, которое могло иметь место в известном устройстве при его включении, если значение сигнала к моменту включения лежит в верхней половине шкалы квантования по уровню. Фор м у ла изобрете Н И я

1, Устройство для сжатия данных по авт.СЕ. № 1089609, отл. ичаю- щ е е с я темр что. с целью повьш:е- ния информативности и надежности устройства, в него введены второй сумматор, регистры, блок ключей и аналого-цифровой преобразователь, первый, второй и третий входы которого подключены к входу устройства, пя-40 элемента ИЛИ, вькод третьего элементому и шестому выходам блока управления соотв етственгно, выходы аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими первыми входами регистров и соответствующими входами блока ключей, выходы которых подключены к соответствующим входам второй группы входов первого сумматора, выходы первого и второго реги- стров соединены с соответствующими вкодами соответственно, первой и второй, групп входов .второго сумматора, группа выходов которого соединена с груп пой входов второго счетчика, третий ёход которого соединен с седьмым выходом блока управления, восьмой и девятый выходы которого соединены с вторыми входами соответственно первого и второго регистров.

5

0

5

входом четвертого элемента И и первым входом восьмого элемента И и вторыми входами пятого элемента И и второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами второго и седьмого элементов И непосредственно и через элемент НЕ с вторыми входами второго, третьего и шестого элементов И, выход шестого элемента И соединен с первым входом третьего регистра, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выходы третьего регистра соединены с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого и выход первого элемента И соединены соответственно с первым и вторым входами девятого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого

та И соединен с первыми входами десятого и одиннадцатого элементов И, вторые входы которых объединены с соответствующими входами второго

45 элемента Ш1и и являются соответственно первым и вторым входами блока управления, выходы десятого и одиннадцатого элементов. И, выход первого элемента ИЛИ, выход четвертого

50 элемента ИЛИ, выход седьмого элемента И, выход второго элемента И, выход восьмого элемента И являются соответственно первым - седьмым выходами блока управления, выходы чет55 вертого и пятого элементов И соединены соответственно с вторым и тре- тьим входами первого элемента ИЛИ и являются восьмым и девятым выходами блока управления.

14

F

гй

ОтЗ

1 П

16

29

m

S

П

20

18

Л

Вых.З

23

трЕ

52

25

BblJL5

1

BbSs

Ел

5J

2У

t

26

Г71

2i

3f

40

V

1

v

ВЫ)С.7 Вых.1

ВМ(.2

2