Адаптивное устройство для сопряжения ЭВМ с каналами связи Советский патент 1989 года по МПК G06F13/00 

(21)-4352406/24-24

(22) 29.12.87

(46) 30.12.89. Бюл. № 48

(71)Воронежский политехнический институт

(72)С.Р.Прохончуков, С.И.Гусев и С.Л.Подвальный

(53)681.325 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР N° 1180905, кл. G Об F 13/00, 1984.

Авторское свидетельство СССР № 1140125, кл. G Об F 13/14, 1983.

(54)АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ЛЛЯ СО- ПРЯЖЕНИЯ ЭВМ С КАНАЛАМИ СВЯЗИ

(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, для организации связи вычислительных модулей с ЭВМ в распределенных системах управления технологическим процессом. Целью изобретения является повышение достоверности обмена информацией, Цель достигается введением в устройство, содержащее блок приема информации, блок передачи информации и блок опроса, блок выбора скорости обмена. Устройство позволяет устанавливать скорость обмена данными для каждого из каналов путем служебного обмена. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

§

Изобретение относится у вычислительной технике и может быть использовано, например, для организации связи вычислительных модулей с ЭВМ в распределенных системах управления технологическим процессом. Целью изобретения является повышение достоверности обмена информацией. Цель достигается введением в устройство, содержащее блок приема информации, блок передачи информации и блок опроса, блока выбора скорости обмена. Устройство позволяет устанавливать скорость обмена данными для каждого из каналов путем служебного обмена. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, например, в вычислительных системах для организации обмена между абонентами и ЭВМ.

Целью изобретения является повышение достоверности обмена информацией.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2-5 - функциональные схемы блока опроса, блока приема информации, блока передачи, информации и блока выбора скорости обмена; на фиг.6 и 7 временные диаграммы работы блоков приема и передачи информации.

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 опроса, блок 2 приема информации, блок 3 передачи информации, блок 4 выбора скорости обмена, ЭВМ 5. ,

Блок 1 (фиг.2) включает генератор 6 тактовых импульсов, счетчик 7, дешифратор 8, первую группу элементов ИЗ, элемент ИЛИ 10, вторую группу элементов И 11, элемент НЕ 12, одно- вибратор 13, триггер 14, элемент И 15, буферный регистр 16, группу выходов 17 готовности устройства к приему информации от абонентов, группу входов 18 запросов передачи информации от абонентов.

Блок 2 содержит (фиг.З) мультиплексор 19, первый и второй счетчики 20, 21, первый, второй, третий элементы и-НЕ 22-24, первый и второй элементы НЕ 25,26, первый и второй триггеры 27, 28, регистр сдвига, образованный первым и вторым сдвигающими регистрами 29, 30, элемент И 31, шины информационного выхода 32.

Блок 3 включает (фиг.4) первый и второй буферные регистры 33, 34, регистр сдвига, образованный первым и вторым сдвигающими регистрами 35, 36,

ел

СО

IND

со

СО 00

счетчик, образованный первым и вторым двоичными счетчиками 37 38, триггеры , элементы И-НЕ 43-46, элементы НЕ 47-49, третий буферный ре- . гистр 50, дешифратор 51, мультиплексор 52, элемент И 53, группу выходов 54, вход 55 задания режима, четвертый элемент НЕ 56.

Блок 4 содержит (фиг.5) первый и JQ второй регистровые запоминающие узлы (ЗУ) 57t 58, первый и второй мульти- плексоры 59, 60, делитель 61 частоты. На чертежах показаны также связи 62- 77 между блоками устройства.

Устройство обеспечивает прием информации от абонентов к ЭВМ, передачу информации от ЭВМ к абонентам, независимую адаптацию скорости для каждого канала обмена между ЭВМ и 20 абонентами для достижения ее максимального значения при соблюдении высокой достоверности передаваемой ин форма ции.

Устройство работает следующим об- 25 ра зом.

В режиме Прием происходит обнаружение абонента, готового к передаче информации в ЭВМ, и при готовности устройства осуществляется при- Зд ем сообщения от выбранного абонента (стартовый бит 4-8 информационных бит +2 стоповых бита), а также преобразование последовательного кода в параллельный и передача сообщения (8 бит информации + код абонента) в 35 канал ЭВМ.

В исходном состоянии после поступления сигнала Сброс нулевого уровня все выходы дешифратора 8 находятся в нулевом состоянии, триггер Ik установлен в единичное состояние, а триггер 28 сбрасывается в нулевое состояние ФЛАГ ПРМ 0 , триггер 27 устанавливается в единичное состояние. В режиме Прием принимают участие блок 1 и блок 2. При отсутствий готовности абонентов к передаче информации в ЭВМ на входах 18 присутствуют сигналы нулевого уровня, которые через элементы И 9 поступают на входы элемента ИЛИ 10, устанавливая его вЪжод в нулевое состояние. Этот нулевой сигнал через элемент И 15 устанавливает выходы элементов И It в нулевое состояние, а выход элемента НЕ 12 в единичное состояние.

5

0

5

Поступление импульсов с выхода генератора 6 на счетный вход счетчика 7 вызывает формирование на одном из выходов дешифратора 8 сигнала логической единицы в соответствии с кодом,записанным в счетчике 7.Таким образом,логическая единица будет последовательно появляться на каждом выходе дешифратора 8, производя опрос входов 18. При обнаружении готовности одного из абонентов к передаче информации в ЭВМ на выходе элемента ИЛИ 10 формируется единичный импульс, который, проходя через элемент И 15 обеспечивает: 1) прекращение последовательного опроса входов 18 путем отключения выхода генератора 6 от счетного входа счетчика 7, 2) запись в буферный регистр 16 кода, зафиксированного в счетчике 7; 3) формирование на соответствующем выходе 17 группы элементов И 11 сигнала логической единицы} поступающего на управляющий вход выбранного абонента и разрешающего ему начать передачу информации; Ц) формирование на выходе элемента НЕ 12 сигнала нулевого уровня, который устанавливает триггер 14 в нулевое состояние и разрешает возобновление прерванного цикла опроса входов 18 за счет прохождения сигнала нулевого уровня через элементы И 9 и элемент ИЛИ 10 на управляющий вход генератора 6.

Сигнал ФЛАГ ПРМ отражает состояние входного буфера блока 2. Если ФЛАГ ПРМ 0, то входной буфер блока 2 пуст , иначе занят информацией для ЭВМ.

В случае обнаружения готовности канала следующего абонента к передаче информации на выходе элемента ИЛИ 10 вновь сформируется единичный импульс , который обеспечивает выполнение известных пунктов с 1 по 3 и 4, если обмен между ЭВМ и абонентом, который был выбран в предыдущем цикле опроса, уже завершился, т.е. ФЛАГ ПРМ перешел из единичного в нулевое состояние. Иначе, после выполнения пункта 1 будет происходить ожидание завершения этого обмена, т.е. пока не будет установлен в единичное состояние триггер 14. После этого выполняются пункты 2, 3, 4,

ЭВМ может прервать аппаратный цикл опроса готовности абонентов к передаче и начать программный опрос по on10

ределенному алгоритму путем записи в счетчик 7 через выходную шину данных ЭВМ по сигналу Вывод 1 соответствующего кода выбранного абонента.

Генератор 6 при появлении на любом из своих входов единичного сигнала прекращает выдачу тактовых импульсов на счетный вход счетчика 7. На втором выходе генератора 6 тактовые импульсы не прерываются.

Одновибратор 13 на своем выходе формирует сигнал нулевого уровня при наличии на любом из его входов потен- 15 циального перепада из единичного в нулевое состояние.

Код выбранного абонента с выхода буферного регистра 16 поступает на управляющие входы мультиплексора 19 вызывая прохождение информации данного абонента на выход мультиплексора 19.

Счетчики 20, 21 реализуют режим работы по модулю М 16 при наличии хотя бы на одном из их разрешающих входов счета сигнала логического ну- ля. Частота тактового сигнала 12 в 16 раз превышает скорость передачи информации.

При поступлении на вход стартового бита (он проходит логическим нулем) начинает работать счетчик 20. Когда его состояние становится равным 8, т.е. как раз в середине битового интервала, он сбрасывает триггер 27 и одновременно производит ввод; одного бита в регистры 29, 30 сдвига. До этого времени счетчик 20 был открыт только стартовым битом и в случае его исчезновения (что надо понимать как помеху) прекратил бы работу. После сброса триггера 27 счетчик 20 принимает любую посылку. Посабоненту через блок 3. В исходном состоянии после подачи сигнала - Сброс происходит обнуление информации в буферных регистрах 33, 3, 50, триггеры 41, 42 устанавливаются в единичное состояние, а триггеры 39, 40 сбрасываются в нулевое состояние. Выходы дешифратора 51 находятся в единичном состоянии, так как на его

вход разрешения работы поступает сигнал логической единицы. Выход, мультиплексора 52 находится в нулевом состоянии, так как на его вход разрешения работы поступает сигнал логической единицы. Длительность сигнала Сброс нулевого уровня должна быть больше, чем время прохождения логических сигналов через элементы

20 И-НЕ 45, И-НЕ 43. Поэтому потенциальный перепад сигнала из нулевого в единичный уровень на входе синхронизации триггера 39 не вызовет переключения его в единичное состояние.

25 Счетчики 37f 38 реализуют режим работы по модулю М 16 при наличии на их разрешающем входе сигнала логического нуля.

При необходимости передать инфор35

30 мацию ЭВМ по сигналу Вывод 2 записывает в буферные регистры 33, 34 8 бит информации, а в буферный регистр 50 код абонента. Частота тактового сигнала F1 в 16 раз превышает скорость передачи информации.

По сигналу Вывод 2 происходит сброс триггера 42, что является признаком того, что в блоке 3 находятся данные для ввода к абоненту (ФЛАГ ПРД 0). Вывод информации к абоненту ЭВМ можно производить лишь тогда, когда ФЛАГ ПРД 1.

После заполнения буферных регистров 33, 34, 50 данными (а оно произ40

ле отсчета 9-ти импульсов сдвига счет-45 водится асинхронно) производится при50

чиком 21, что говорит о том, что принят стартовый бит и 8 Опт данных, устанавливаются в единичное состояние триггер 27, а также триггер 28. Это является признаком того, что в блоке 2 находятся данные для ЭВМ (ФЛАГ ПРМ Г ).ЭВМ анализирует ФЛАГ ПРМ и при обнаружении данных в блоке 2 считывает их вместе с кодом абонента и вырабатывает. г сигнал Ввод нулевого уровня, который сбрасывает ФЛАГ 55 ПРМ в нулевое состояние.

В режиме Передача происходит передача информации от ЭВМ к заданному

вязка начала посылки, для чего триггер 40 ставится в единичное состояние синхронно с частотой 1 (при условии наличия готовности к приему абонентом, сигнал готовности которого поступает на один из входов 55) и совместно с триггером 39 производит загрузку данных с буферных регистров 33, 34 в регистры 35, 36 сдвига.Триггер 39 устанавливается в единичное состояние с задержкой на 1/2 периода тактовой частоты F1, что вызывает: 1) прохождение сигнала логического нуля через элемент И 53 на информационный

10

15

5329386

абоненту через блок 3. В исходном состоянии после подачи сигнала - Сброс происходит обнуление информации в буферных регистрах 33, 3, 50, триггеры 41, 42 устанавливаются в единичное состояние, а триггеры 39, 40 сбрасываются в нулевое состояние. Выходы дешифратора 51 находятся в единичном состоянии, так как на его

вход разрешения работы поступает сигнал логической единицы. Выход, мультиплексора 52 находится в нулевом состоянии, так как на его вход разрешения работы поступает сигнал логической единицы. Длительность сигнала Сброс нулевого уровня должна быть больше, чем время прохождения логических сигналов через элементы

20 И-НЕ 45, И-НЕ 43. Поэтому потенциальный перепад сигнала из нулевого в единичный уровень на входе синхронизации триггера 39 не вызовет переключения его в единичное состояние.

25 Счетчики 37f 38 реализуют режим работы по модулю М 16 при наличии на их разрешающем входе сигнала логического нуля.

При необходимости передать инфор

мацию ЭВМ по сигналу Вывод 2 записывает в буферные регистры 33, 34 8 бит информации, а в буферный регистр 50 код абонента. Частота тактового сигнала F1 в 16 раз превышает скорость передачи информации.

По сигналу Вывод 2 происходит сброс триггера 42, что является признаком того, что в блоке 3 находятся данные для ввода к абоненту (ФЛАГ ПРД 0). Вывод информации к абоненту ЭВМ можно производить лишь тогда, когда ФЛАГ ПРД 1.

После заполнения буферных регистров 33, 34, 50 данными (а оно произ

0

вязка начала посылки, для чего триггер 40 ставится в единичное состояние синхронно с частотой 1 (при условии наличия готовности к приему абонентом, сигнал готовности которого поступает на один из входов 55) и совместно с триггером 39 производит загрузку данных с буферных регистров 33, 34 в регистры 35, 36 сдвига.Триггер 39 устанавливается в единичное состояние с задержкой на 1/2 периода тактовой частоты F1, что вызывает: 1) прохождение сигнала логического нуля через элемент И 53 на информационный

вход триггера 40 и сброс его в нулевое состояние; 2) сброс триггера 41, вследствие чего разрешается работа дешифратора 51. На одном из его вы- ходов в соответствии с кодом абонента появляется сигнал нулевого уровня (стартовый бит). Счетчик 37 формирует импульсы сдвига, а счетчик 38 служит -для подсчета их. После 11-ти сдвигов на выходе элемента И-НЕ 46 формируется импульс нулевого уровня, который сбрасывает триггер 39 в нулевое состояние. Сигнал логической единицы с инверсного выхода триггера 39 запрещает работу счетчиков 37, 38 и на входе синхронизации триггера 42 формируется потенциальный перепад сигнала из единичного в нулевое состояние, что вызывает установку триг- гера k2 в единичное состояние (ФЛАГ ПРД 1). Блок 3 готов к передаче очередного символа от ЭВМ к абоненту.

В режиме Настройка осуществляет- ся выбор максимальных значений скоростей обмена между ЭВМ и каждым абонентом в отдельности при соблюдении высокой достоверности передаваемой информации. Делитель 61 час- тоты в зависимости от емкости (N-бит) регистровых запоминающих узлов 57, 58 обеспечивает два различных набора тактовых последовательностей для реализации необходимых скоростей обмена в широком диапазоне (например, от 50 бит/с до 19200 бит/с). Регистровые запоминающие узлы имеют независимые цепи для записи и считывания информации-

В исходном состоянии состоянии после подачи сигнала Сброс происходит обнуление информации, хранящейся в регистровых запоминающих узлах 57, 58. Таким образом, на адресные (управляющие) входы мультиплексоров 59, 60 поступают сигналы нулевого . уровня, что вызывает появление на их выходах тактовых последовательностей F1 и F2, которые соответствуют мини- мально возможной скорости обмена информацией между ЭВМ и абонентами (например, 50 бит/с).

При включении в работу абонента его приемный и передающий блоки настраиваются на обмен информацией со скоростью 50 бит/с.

Процедуру настройки на максимально возможную скорость обмена можно

0 5 0

Q

5

разбить на ряд этапов: 1) абонент посылает ЭВМ специальное сообщение, после которого любая информация, поступающая от данного абонента к ЭВМ, возвращается обратно к нему без изменения; 2) абонент производит сравнение полученных символов с теми, которые и были посланы, в случае их совпадения переход к пункту 3, иначе к 4; 3) абонент посылает ЭВМ сообщение о необходимости поднять скорость обмена на одно значение вверх и ожидает подтверждения, после этого абонент настраивается на следующую скорость обмена и переходит на выполнение пункта 2; 4) абонент посылает ЭВМ сообщение о необходимости снизить скорость обмена на одно значение вниз, после этого процедура настройки завершается и начинается рабочий обмен данными.

В рабочем цикле обмена осуществляется контроль передаваемой информации на достоверность с помощью программных средств. Статистика сбоев накапливается за определенный период работы, если она выходит за рамки допустимой, то абонент может снова запустить процедуру настройки. Ини- циативу настройки может взять также на себя ЭВМ.

Для задания частоты F1 работы блока 3 ЭВМ выставляет на выходной адресной шине код абонента, а на выходной шине данных код, определяющий выбор скорости обмена, и производит запись этой информации в регистровый запоминающий узел 58 с помощью сигнала Вывод 4 нулевого уровня. Задание частоты 2 работы блока осуществляется таким же образом, но с помощью сигнала записи Вывод 3 нулевого уровня в регистровый запоминающий узел 57. На адресные входы считывания регистрового запоминающего устройства 57 поступает код выбранного блоком 1 абонента, готового к передаче информации в ЭВМ, а на адресные входы считывания регистрового запоминающего узла 58 поступает код абонента, к которому идет передача символов от ЭВМ через блок 3.

Формула изобретения

91

жащее блок передачи информации, группа выходов которого является группой выходов устройства для подключения к информационным входам каналов связи, а синхронизирующий вход и первый являются соответствующими вхо- выходом устройства для подключения к синхронизирующему выходу и входу передачи ЭВМ, блок приема информации, группа информационных входов которого является группой входов устройства для подключения к информационным выходам каналов связи, а синхронизирующий вход и первый, второй выходы являются соответствующим входами и выходами для подключения к синхронизирующим входу и выходу приема информационному входу ЭВМ, блок опроса синхронизирующий вход и первый выход которого являются соответствующими входом и выходом устройства для подключения к синхронизирующему выходу опроса и адресному входу ЭВМ, входы сброса блоков опроса, блоков приема и передачи информации образуют вход устройства для подключения к выходу начальной установки ЭВМ, информационный вход блока передачи информации является входом устройства для подключения к информационному выходу ЭВ и соединен с информационным входом блока опроса, отличаю щее- с я тем, что, с целью повышения достоверности обмена устройства путем адаптации скорости передачи в каналах, в устройство введен блок выбора скорости обмена, причем первы и второй выходы и тактовый вход блока выбора скорости обмена соединены соответственно с тактовыми входами блоков передачи и приема информации и вторым выходом блока опроса, групп выходов и группа запросных входов которого образуют соответствующие группы выходов и входов для подключения к входам запроса приема и выходам готовности передачи каналов связи, а вход синхронизации приема и первый выхо

соединены соответственно с первым выходом блока приема информации и адресными входами приема блока приема информации и блока выбора скорости обмена, первый и второй синхронизирующие входы, вход сброса, информационный вход которого являются соответствующими входами устройства для подключения к синхронизирующим выходам передачи и приема, выходу

10

5

0

5

0

5

0

5

0

5

сброса и информационному выходу ЭВМ, а вход задания адреса является входом устройства для подключения к адресному выходу ЭВМ и соединен с адресным входом блока передачи информации, второй выход которого подключен к входу адреса передачи блока выбора скорости обмена, а вход задания режима передачи является входом режима устройства.

и вход адреса считывания первого запоминающего узла являются соответственно первым синхронизирующим входом и входом адреса приема блока, синхровход записи и вход адреса считывания второго запоминающего узла являются соответственно вторым синхронизирующим входом и входом адреса передачи блока.

элемента И-НЕ, вторым входом соединенного с выходом мультиплексора, информационным входом регистра сдвига и вторым разрешающим входом первого счетчика, счетный вход которого является тактовым входом блока, установочный вход первого триггера подключен через второй элемент НЕ к выходу второго элемента И-НЕ, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с входом сброса блока и выходами первого и третьего элементов 1И-НЕ, группа входов которого соединена с группой выходов второго счетчика а выход - с установочным входом вто- рого триггера, соединенного выходом и входом сброса соответственно с пер- |вым выходом блока и выходом элемен- |та И.

| . Устройство по п.отличающееся тем, что блок опроса содержит буферный регистр, выход которого является первым выходом блока, а информационный вход соединен с входом дешифратора и выходом счетчика, синхровход и информационный входы которого являются соответственно входом синхронизации и информационным входом блока, две группы элементов И, одновибратор, пусковой и сбросовый входы которого являются соответственн входами синхронизации приема и сброса блока, а выход соединен с установочным входом триггера, элемент И, элемент ИЛИ, элемент ус и генератор так товых импульсов, причем первый и аторой выходы генератора тактовых импульсов соединены соответственно со . счетным входом счетчика и вторым выходом блока, первый и второй входы останова генератора тактовых импульсов соответственно соединены с входом синхронизации опроса блока и с выходом элемента ИЛИ,группа входов которого подключена к выходам элементов И первой группы и первым входам элементов. И второй группы, выходы элементов И второй группы являются группой выходов блока, а вторые входы соединены с выходом элемента И, синхровходом буферного регистра и входом элемента НЕ, выходом соединенного с входом сброса триггера и первыми входами эле- ментов И первой группы, вторые входы которых соединены с группой выходов дешифратора, а третьи входы образуют группу запросных входов блока, первый и второй входы элемента И соедине

J 0

5 Q 5

0

O

5

ны соответственно с выходами триггера и элемента ИЛИ.

Ц.

63

67

69

61

%

65

щ

74 Сброс

плексора, выход четвертого триггера является первым выходом блока и соединен с разрешающим входом мультиплексора, второй вход первого элемента И-НЕ подключен к выходу третьего элемента И-НЕ, вторым входом соединенного с инверсным выходом второго триггера.

5J

/ vi

51

75

УП

3,

70

6Ь

73

17

Г-Т

Фиг.1

18

i

1S

W

фиг l

4

./J7K.

. П Пч ГК .

n7

ход

5П I })))) -i.

,2.6

Фиг. 5

t

Ј

1532938

. -Vi +д