Устройство для передачи и приема данных Советский патент 1990 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к автоматике, системам передачи данных, вычислительной технике и может быть использовано при создании автоматизированных систем контроля.

Цель изобретения - повышение информативности устройства.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема измерителя длительности импульсов; на фиг. 3 - структурная схема блоков согласования с каналом передачи данных; на фиг.4 - то же, на базе волоконно-оптической линии связи; на фиг. 5 и 6 - диаграммы работы устройства.

Устройство для передачи и приема данных (фиг.1) состоит из передатчика 1, соединенного шиной 2 обмена информацией с приемником 3. Передатчик I содержит регистр 4 сдвига, счетчик 5 битов передаваемого слова, первый элемент И 6, первый формирователь 7 импульсов, блок 8 согласования с каналом передачи данных, первый элемент ИЛИ-НЕ 9, второй формирователь 10 импульсов, триггер П, второй элемент И .12, третий элемент И 13S измеритель J4 длительносг- ти импульсов, элемент 15 задержки, второй элемент ИДИ-НЕ J6, элемент НЕ 17. Кроме того, обозначены первый управляющий выход 8 устройства, первый управляющий 19 и информационные 20 входы устройства.

Приемник 3 содержит регистр 21 сдвига, счетчик 22 битов принимаемого слова, первый элемент И 23, первы триггер 24, блок 25 согласования с каналом передачи данных, элемент ШШ-НЕ 26 9 второй элемент И 27, второй триггер 28, элемент НЕ 29, формирователь 30 парных импульсов, измеритель 31 длительности импульсов, первый элемент ИЛИ 32, регистр 33, второй элемент ИЛИ 34, первый 35 - и второй 36-формирователи импульсов. Кроме того, обозначены второй управляющий 37 и первый информационный 38 выходы устройства, второй управ- ляющий вход 39, вторые информационные выходы 40 устройства.

Измеритель 31 импульсов (фиг.2) содержит линию 41 задержки, вход которой соединен с выходом блока 25 согласования с каналом, с первыми входами п элементов И 42, где п - число передатчиков в системе, п вы

0

5

0

5

0

5

0

5

ходов первой группы отводов линии 4 Г задержки соединены соответственно с входами п первых элементов НЕ 43, п выходов второй группы отводов линии 41 задержки - с входами п вторых элементов НЕ 44, п выходов третьей группы отводов линии 41 задержки - с четвертыми входами h элементов И 42, выход линии 41 задержки нагружен на резистор 45, вторые и третьи входы элементов И 42 соединены соответственно с выходами соответствующих первых и вторых элементов НЕ, выходы элементов И 42 являются выходами измерителя 31 длительности и подключены к соответствующим .входам элемента ИЛИ 32 и регистра 33.

Счетчики 5 -и 22 предназначены со- ответственно для формирования сигналов готовности записи в передатчике устройства слова данных (высокий уровень сигнала Готов на выходе 18} и готовности выдачи приемником слова данных (высокий уровень сигнала Готов на выходе 37) и устанавливаются соответственно в нулевое состояние по сигналам Запись на входе 19 и Принято на входе 39. Кроме того, высокий уровень на выходе 37 в исходном состоянии сигнализирует о готовности устройства к работе.

Формирователь 7 импульсов предназначен для формирования импульса длительностью с по переднему фронту сигнала с выхо да элемента И 12.

Блоки 8 (25) передающей (приемной) стороны служат для согласования представления сигналов в шине 2 обмена и передающей 1 (приемной 3) стороне устройства. На фиг. 3 приведен вариант выполнения блоков 8 и 25 на элементе И-НЕ с открытым коллектором и элементе НЕ, на фиг.4 - вариант выполнения блоков 8 и 25 при использовании в качестве шины 2 обмена волоконно-оптической линии связи (ВОЛС), где обозначены инвертирующий усилитель 46, источник 47 света (лазер), (светодиод и т.п.), преобразователь 48 оптического сигнала в электричег- кий, например фотодиод, оптический разветвитель 49.

Формирователь 30 парных импульсов предназначен для формирования двух следующих -один за другим импульсов по переднему фронту сигнала с блока 25 длительностью 2.4 и 2, причем

. Ч , 3 Р,

где V$,p время задержки распространения от входа блока 8 до входа блока 25 и наоборот.

Измеритель 31 длительности импульса приемника 3 устройства предназначен для дешифрации импульсов адреса передатчиков.

Измеритель 14 длительности импульсов передатчика 1 предназначен для определения импульса опроса длительностью Ј и выработки сигнала, который через элемент 15 задержки и элемент И 13 запускает формирователь 10. В отличие от измерителя 31 длительности импульса приемной стороны 3 (фиг. 2 ), в состав измерителя 14 входят, кроме линии 41 задержки и резистора 45, по одному элементу НЕ 43, НЕ 44, И 42.

Формирователь импульсов 10 предназначен для формирования импульса, длительность которого тождественна адресу данного передатчика.

Элемент 15 задержки предназначен для задержки сигнала с временем 3 с измерителя 14 на время выработки импульса адреса с более приоритетных передатчиков устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии разряды переполнения счетчиков 5 всех передатчиков установлены в 1, тем самым передатчики готовы к приему информации от источника. Элементы И 12 и И 13 закрыты по третьему и первому входам соответственно, запрещая тем самым прохождение сигналов на запуск формирователей 7 и 10. Таким образом, на входах элемента ИЛИ-НЕ 9 - логические нули, а на втором выходе блока 8 согласования с каналом передачи - уровень логической 1. На при10

15

20

25

30

40

му входу 39 устройства (фиг.5а, ко торый обнуляет счетчик 22, с выхода переполнения которого отрицательный перепад сигнала (фиг.5б) запускает через элемент ИЛИ 34 формирователь импульса, вырабатывающий импульс оп роса длительностью С (фиг.5в) и удовлетворяющий условию €опр + , ,«A.Maitc который чере элемент ИЛИ-НЕ 26 и блок 25 согласо вания с каналом передачи поступает через шину 2 обмена информацией и блоки 8 согласования с каналом пере дачи на измерители длительности 14 всех передатчиков устройства, где происходит его дешифрация и, если длительность импульса тождественна той, на которую настроен измеритель 14, то на выходе измерителя 14 появ ляется сигнал (фиг.5г), который через элемент 15 задержки поступает на второй вход элемента И 13 (фиг.5 Времена задержек элементами 15 задержки всех передатчиков устройства упорядочены следующим образом.

Если через время ОТ8 ц,мд мс(кс + + /Ч,г,п „ ни один из передатчиков не

О г

выработал импульс, длительность кот рого тождественна адресу готового к передаче передатчика, формирователь 36, который запускается окончанием импульса с выхода формирователя 35

и формирующий импульс, равный 1

ore

(фиг.5е ), окончанием импульса через 35 элемент ИЛИ 34 повторно запускает формирователь 35. Таким образом, до тех пор, пока ни один из передатчиков не готов к передаче, формирователь 35 с периодом Т 20flp+ Затв форми рует импульсы опроса.

В том случае, если при опросе передатчиков имеются готовые к обмену (на выходе переполнения соответствую

емной стороне 3 обнулен триггер 24, .., щего счетчика 5 логический О), или во

разряд переполнения счетчика 22 установлен в состояние логической 1, удерживающей в сброшенном состоянии формирователи 35 и 36, а также триг- гер 28, запрещающий прохождение импульсов через элемент И 27 на запуск формирователя 30 парных импульсов. Таким образом, на входах элемента ИЛИ-НЕ 26 присутствуют логические нули, а на втором выходе блока согласования 25 с каналом передачи - уровень логической 1.

Работа устройства начинается после выдачи ЭВМ по второму управляюще50

55

время tfore доистечения аад., равному в личине задержки на элементе 15 задержки, происходит запись информации в регистр 4 1-го передатчика (i-й передатчик готов к обмену по шине 2 обмена) (фиг.5ж), происходит запуск формирователя 10 1-го передат чика, который формирует импульс (фиг.5з), длительность одр которого тождественна адресу 1-го передатчик который через элемент ИЛИ-НЕ 9 и бло 8 согласования с каналом передачи по ступает на шину 2 обмена и на вход приемника, а через блоки 8 согласова

83954

10

15

20

25

30

му входу 39 устройства (фиг.5а, который обнуляет счетчик 22, с выхода переполнения которого отрицательный перепад сигнала (фиг.5б) запускает через элемент ИЛИ 34 формирователь 35 импульса, вырабатывающий импульс опроса длительностью С (фиг.5в) и удовлетворяющий условию €опр + , ,«A.Maitc который через элемент ИЛИ-НЕ 26 и блок 25 согласования с каналом передачи поступает через шину 2 обмена информацией и блоки 8 согласования с каналом передачи на измерители длительности 14 всех передатчиков устройства, где происходит его дешифрация и, если длительность импульса тождественна той, на которую настроен измеритель 14, то на выходе измерителя 14 появляется сигнал (фиг.5г), который через элемент 15 задержки поступает на второй вход элемента И 13 (фиг.5д). Времена задержек элементами 15 задержки всех передатчиков устройства упорядочены следующим образом.

Если через время ОТ8 ц,мд мс(кс + + /Ч,г,п „ ни один из передатчиков не

О г

выработал импульс, длительность которого тождественна адресу готового к передаче передатчика, формирователь 36, который запускается окончанием импульса с выхода формирователя 35

и формирующий импульс, равный 1

ore

(фиг.5е ), окончанием импульса через элемент ИЛИ 34 повторно запускает формирователь 35. Таким образом, до тех пор, пока ни один из передатчиков не готов к передаче, формирователь 35 с периодом Т 20flp+ Затв формирует импульсы опроса.

В том случае, если при опросе пе- редатчиков имеются готовые к обмену (на выходе переполнения соответствую-

щего счетчика 5 логический О), или во

0

5

время tfore доистечения аад., равному величине задержки на элементе 15 задержки, происходит запись информации в регистр 4 1-го передатчика (i-й передатчик готов к обмену по шине 2 обмена) (фиг.5ж), происходит запуск формирователя 10 1-го передатчика, который формирует импульс (фиг.5з), длительность одр которого тождественна адресу 1-го передатчика, который через элемент ИЛИ-НЕ 9 и блок 8 согласования с каналом передачи поступает на шину 2 обмена и на вход приемника, а через блоки 8 согласования остальных передатчиков и соответствующие им элементы ИЛИ-НЕ 16 на входы сброса формирователей 10 соответствующих передатчиков, запрещая им формирование импульсов адреса. Одновременно импульс с выхода формирователя 10 1-го передатчика поступает на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 16, запрещая сброс формирователя 10 на время действия импульса адреса 1-го (передатчика.

Процесс передачи информации происходит следующим образом.

По сигналу Запись, пришедшему на первый управляющий вход устройства (фиг.ба), происходит запись информационного слова по вторым входам 20 устройства на регистр 4 сдвига, устанавливается триггер 11, на инверсном выходе которого появляется логический О (фиг.бб), обнуляется счетчик битов 5 (фиг.бв), тем самым открывая через элемент НЕ 17 по третьему входу элемент И 12, а по первому входу - элемент И 13, через который проходит с элемента 15 задержки на вход формирователя 10 импульс Запуска (фиг.бг). Импульс с выхода формирователя 10 (фиг.бд) посту- пает на второй вход элемента ИЛИ-НЕ 9 и логическим О проходит на шину 2 обмена (фиг.6к).

Задним фронтом импульса от формирователя 10 сбрасывается триггер 11 (фиг.бб) и на его инверсном выходе появляется логическая 1, открывающая по второму входу элемент И 12. После окончания передачи по шине 2 обмена импульса от формирователя 10 нг первом выходе блока 8 согласования появляется логическая 1, а на выходе элемента И 12 (фиг.бе) появляется сигнал, запускающий формирователь 7 импульсов, формирующий импульсы, длительностью С, (фиг.бз). Если бит передаваемого информационного слова равен нулю, низкий логический уровень с выхода регистра 4 (фиг.бж) запрещает прохождение импульса С с формирователя 7 импульса на выход элемента ИЛИ 9 (фиг.би), и состояние шины обмена не изменится (фиг.бк). По заднему фронту импульса ( происходит сдвиг на разряд в регистре 4 и содержимое счетчика 5 увеличивается на единицу. После приема приемной стороной 3 бита информации на шине 2 обмена формируется высокий

0

5

0

5

0

5

уровень и начинается передача следующего бита информации.

В приемнике 3 пришедший импульс от формирователя 10 через блок 25 со гласования попадает на измеритель 31 длительности импульса, где происходит его дешифрация и, если длительность импульса тождественна одному из адресов передатчиков, на соответствующем выходе измерителя 31 длительности импульса появляется сигнал (фиг.6с), устанавливающий через элемент ИЛИ 32 триггер 28 в единичное состояние (фиг.бу) и одновременно устанавливающий соответствующий разряд в регистре 33. После окончания импульса адреса, когда на шине 2 обмена устанавливается 1 (фиг.6л), на выходе элемента И 27 (фиг.бп) появляется 1, запускающая формирователь парных импульсов 30 приемной стороны 3 с длительностями и Су С первого выхода формирователя 30 парных импульсов (фиг.бн) в течение импульса анализируется состояние шины 2 обмена, если на ней высокий уровень

(передается бит, равный нулю), то -- триггер 24 остается в нулевом состоянии (фиг.6т). По заднему фронту импульса (фиг.бн) низкий логический уровень с выхода элемента НЕ 29 записывается в регистр 21 и сдвигается на один разряд (фиг.бр}, содержимое счетчика 22 увеличивается на единицу. Одновременно с второго выхода формирователя 30 парных импульсов (фиг.бо) на вход элемента ИЛИ 26 поступает импульс ,, устанавливающий на время Ј)3 на шине 2 обмена низкий логический уровень (фиг.6л). По окончании импульса t jHa шине 2 обмена формируется высокий логический уровень,, запускающий формирователи 7 и 30 импульсов, и начинается передача следующего информационного слова. В передатчике устройства при передаче бита, равного единице, на выходе элемента ИЛИ-НЕ 9 (фиг.би) на время

импульса появляется низкий логический уровень. В приемнике 3 устройства при передаче бита, равного единице, по импульсу и11 сигнал с выхода элемента И 23 устанавливает триггер 24 (фиг.6т) в единичное состоя- . ние.Высокий логический уровень с триггера 24 устанавливает на выходе элемента ИЛИ-НЕ 26 (фиг.6м) низкий логический уровень. По заднему фронту импульса (фиг.6н) в регистр 21 (фиг.бр) осуществляется запись и сдвиг логической 1 с выхода элемента НЕ 29, а содержимое счетчика 22 увеличивается на единицу. Импульс tL поддерживает низкий логический уровень на выходе элементаГИЛИ-НЕ 26 - (фиг.6м) и устанавливает триггер 24 в нулевое состояние (фиг.6т). По окон чании импульса #э на шине 2 обмена устанавливается высокий логический уровень (фиг.6л), начинается передача следующего бита. После передачи последнего бита информационного ело- ва на выходе счетчика 5 появляется высокий логический уровень (фиг.бв). После приема последнего бита на выходе счетчика 22 приемной стороны 3 устройства устанавливается высокий логический уровень (фиг.бф), которым сбрасывается триггер 27 (фиг. 6у), на шине 2 обмена устанавливается высокий логический уровень (фиг.6л,к). Высокий уровень с выхода счетчика 5 через инвертор 17 запрещает прохождение через элемент И 12 сигнала на запуск формирователя 7.

Таким образом, произошла передача от передатчика к приемнику.

Передача информации от передатчика с другим адресом или передача следующего информационного слова от пе- реда тчика с тем же адресом возможна после выдачи приемником сигнала опро- са с длительностью Оопр .

Измеритель 31 длительности импульса (фиг.2) работает следующим образом.

Измеряемый импульс низкого потен- циала через блок 25 согласования с каналом передачи данных поступает на вход линии 41 задержки. Линия 41 задержки имеет три группы отводов с задержками 2jf , и 3i соответ- ственно. Рассмотрим работу измерителя 31 при поступлении импульса адреса длительностью «др от передатчика. С входной клеммы линии 41 задержки незадержанный импульс пода- ется на один из входов элемента И 42. на другой вход которого после предварительного инвертирования первым элементом НЕ 43 , подается импульс с

1-го отвода первой группы отводов линии 41 задержки, имеющего задежку З, . На третий вход элемента И 42. после инвертирования вторым элементом НЕ 44. подается импульс с 1-го

JQ j 20 25

30

,с

045 CQ

5

отвода второй группы отводов линии i 41 задержки, имеющего задержку Гзгр На четвертый вход элемента И 42 f поступает импульс с 1-го отвода третьей группы отводов линии 41 задержки, имеющего задержку . ..Сигнал с выхода элемента И 42. поступает на вход 1-го разряда регистра 33 и через элемент ИЛИ 32 на первый вход триггера 28.

В тех случаях, когда длительность поступающего импульса превышает заранее заданную величину, определяемую разностью задержек импульсов, снимаемых с i-x отводов первой и второй групп отводов линии 41 задержки (меньший предел селекции Јс #ич, зг- - зт ) но меньше величины задержки с i-ro отвода третьей группы отводов линии 41 задержки (больший предел селекции мякс - 2j3-) происходит совпадение инвертированных импульсов высокого потенциала с 1-х отводов первой и второй группы отводов ли- нии 41 задержки с высоким потенциалом, имеющимся i-на входе и i-м отводе третьей группы отводов линии 41 за- / держки. На выходе элемента И 42f формируется импульс, устанавливающий в единичное состояние триггер 28 и i-й разряд регистра 33.

Устройство позволяет организовать передачу данных от нескольких передатчиков на один приемник по одной шине, что повышает информативность устройства.

Формула изобретения

Устройство для передачи и приема данных, состоящее из первого передатчика, приемника и шины обмена информацией, первый передатчик содержит регистр, входы группы которого являются информационными входами устройства, первый вход регистра объединен с первыми входами счетчика и триггера к является первым управляющим входом устройства, выход счетчика является первым управляющим выходом устройства, выход регистра подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого объединен с одноименными входами регистра и счетчика и подключен к выходу первого формирователя импульса, выход первого элемента И подключен к первому входу первого элемента

ИЛИ-НЕ, второй вход которого объеди- i нен с вторым входом триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с входом первого формирователя импульса, выход первого элемента ИЛИ-НЕ подключен к входу блока . согласования, первый выход которого подключен к второму входу второго элемента И, второй выход блока согласования подключен к шине обмена информацией, приемник содержит первый регистр, выходы которого являются первыми информационными выходами устройства, формирователь парных импульсов, первый выход которого подключен и первым входам первого регистра, счетчик и первого элемента И, второй выход формирователя парных импульсов подключен к первому входу первого триггера и элемента ИЛИ-НЕ, выход последнего подключен к первому входу блока согласования, второй вход которого подключен к шине обмена ин- формацией, выход блока согласования подключен к входу измерителя длительности, первому входу второго элемента И и через элемент НЕ - к вторым входам первого регистра и первого элемента И, выход последнего подключен к второму входу первого тригге- ра, выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ-НЕ, второй вход счетчика является вторым управ- ляющим входом устройства, выход счетчика подключен к первому входу второго триггера и является вторым управляющим выходом устройства, выход второго триггера подключен к второму входу второго элемента И, выход которого подключен к входу формирователя парных импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности, в устройство введены передатчики, выполненные аналогично первому передатчику, в каждом

передатчике введены измеритель длительности, элемент задержки, третий элемент И, второй формирователь -импульса, второй элемент ИЛИ-НЕ, первый выход блока согласования подключен к первому входу второго элемента ИЛИ-НЕ и через пбследовательно соединенные измеритель длительности и элемен задержки - к первому входу третьего элемента И, выход которого подключен к первому входу второго формирователя импульса, выход которого подключен к вторым входам первого и второго элементов ИЛИ-НЕ, выход последнего подключен к второму входу второго формирователя импульса, выход счетчика через элемент НЕ подключен к второму входу третьего элемента И и третьему входу второго элемента И, в приемник введены первый и второй формирователи импульса, первый и второй элементы ИЛИ, второй регистр, выходы измерителя длительности соединены с объединенными соответствующими входами первого элемента ИЛИ и второго регистра, выходы последнего являются вторыми информационными выходами устройства, выход первого элемента ИЛИ подключен к второму входу второго триггера, выход которого подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к первому входу первого формирователя импульса, выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ и первому входу второго формирователя импульсх; выход последнего подключен которому входу второго элемента ИЛИ, первый вход второго триггера объединен с вторыми входами первого и второго формирователей импульса и с третьим входом второго элемента ИЛИ, вход начальной установки второго регистра объединен с вторым входом счетчика.

25

Г

Hj

Jv

3f

32.

Изобретение относится к автоматике, системам передачи данных, вычислительной технике и может использоваться в автоматизированных системах контроля. Цель изобретения - повышение информативности устройства. Устройство содержит передатчик 1, соединенный шиной 2 обмена информацией с приемником 3. Передатчик 1 содержит регистр 4, счетчик 5, элементы И 6, 12, 13, первый 7 и второй 10 формирователи импульсов, блок 8 согласования, элементы ИЛИ-НЕ 9, 16, НЕ 17, триггер 11, измеритель 14 длительности импульсов, элемент 15 задержки. Приемник 3 содержит регистры 21, 33, счетчик 22, элементы И 23, 27, ИЛИ-НЕ 26, НЕ 29, ИЛИ 32, 34 триггеры 24, 28, блок 25 согласования, формирователь 30 парных импульсов, измеритель 31 длительности импульсов, первый 35 и второй 36 формирователи импульсов. Устройство позволяет организовать передачу данных от нескольких передатчиков на один приемник по одной шине, что повышает информативность устройства. 6 ил.

Фиг. Z

В

4ZW3

I

К fAteafi fiett,ft

Фиг.З

,

33

25

+5В

4

у,

ч

K&UWH 27,29,31

с tooroS

W4

a 5 b

u

i JTL

50ЛР

tom&

e d e ж з

ТЗЙР« ,Л

Фив.5

Составитель В. Струков(

Редактор Л. Зайцева Техред Л.Сердкжова Корректор Т. Палий

Заказ 2256

Тираж 441

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Фиг.5

Подписное