Устройство ввода-вывода информации Советский патент 1991 года по МПК G06F13/00 G06F3/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обмена данными для сопряжения ЭВМ с внешними абонентами , а также для связи ЭВМ меж-, ду собой.

Цель изобретения - расширение области применения за счет увеличения скорости асинхронного обмена по каналу связи и обеспечения возможности анализа паритета принимаемого кода, числа стоповых битов превышения скорости принимаемой информации и со- стояния обрыва линии связи в режиме прерываний работы процессора.

На фиг.1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - структура кодовой комбинации.

Устройство ввода-вывода информации содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4 и пятый 5 триггеры, генератор 6 импульсов, счетчик 7,первый 8, второй 9, третий 10 и четвер- тый 11 элементы И, первый 12, второй 13 шинные формирователи, третий 14, второй 15, четвертый 16 и пятый 17 элементы ИЛИ, первый 18 и второй 19 регистры, дешифратор 20, дели- тель 21 частоты, третий 22 и четвер- тый 23 тинные формирователи, блок 24 приемопередачи, шестой 25, первый 26 и седьмой 27 элементы ИЛИ, первый 28 и второй 29 преобразователи уровня, шестой 30, седьмой 31 и восьмой 32 триггеры.

Устройство работает следующим образом.

Основным элементом устройства вво да-вывода информации является блок 24 пркемопередачи, реализованный1 на БИС К 1002ХЛ1. Блок 24 предназначен для преобразования параллельного кода, поступающего на его входы-выходы, в последовательный код на его информационном выходе и последовательного кода на его информационном входе в параллельный код на указан

5

0 5

Q

с 0 5

Q

5

ных входах-выходах. Направление передачи информации в блоке 24 определяется активными уровнями сигналов на его управляющих входах. При активном уровне сигнала, поступающего с пятого выхода дешифратора 20 на вход чтения блока 24, байт информации, поступивший в него через его информационный вход в последовательном коде, через его входы-выходы и первый шинный формирователь 12 поступает на информационную шину ЭВМ. Направление работы шинного формирователя 12 от его первых входов-выходов к вторым входам-выходам при этом определяется также активным уровнем сигнала на пятом выходе дешифратора 20, поступающего на его вход чтения. При активном уровне сигнала на управляющем входе блока 24, поступающего с четвертого выхода дешифратора 20,байт информации, поступивший в блок 24 на его входы-выходы с информационной ЭВМ через первый шинный формирователь 12, выдается в последовательном коде на его информационный выход. Направление работы шинного формирователя 12 от его вторых входов-выходов к первым определяется также активным уровнем сигнала на четвертом выходе дешифратора 20, поступающим на его управляющий вход.

Кодовая последовательность на информационных..входе и выходе блока 24 может содержать от пяти до восьми ин- 4 ормационных бит, стартовый бит, один, полтора или два стоповых бита, а также в определенных случаях - бит паритета, обеспечивающий воэмож- ность контроля передаваемой (принимаемой) информации на четность или нечетность.

Настройка блока 24 на работу с последовательным кодом определенного вида обеспечивается путем записи в него через его входы программирования соответствующей кодовой комбинации,

структура которой представлена на фиг.2. Содержимое первого разряда данной кодовой комбинации определяет число стоповых бит, второго и третьего разрядов - число информационных бит, четвертого разряда - вид контроля по паритету, пятого разряда - запрещение-разрешение контроля по паритету. Кодовая комбинация на входы программирования блока 24 поступает с информационной шины ЭВМ через первый шинный формирователь 12 при активном уровне сигнала на входе записи блока 24, поступающего с шестого вы- хода дешифратора 20, который поступает также на вход записи первого шинного формирователя 12, обеспечивает режим передачи информации с его вторых входов-выходов на его выходы.

Скорость приема и передачи информации в последовательном коде задается частотой F синхропоследоватепьности, поступающей на тактовый вход блока 24 с выхода программируемого делите- ля 21 частоты. При этом скорость приема (передачи) информации всегда определяется выражением В F/16.

При функционировании блока 24 на, его управляющих выходах формируются следующие сигналы. На первом управляющем выходе сигнал принимает активное значение при обнаружении ошибки по паритету (по четности или нечетности) в принятой комбинации последовательного кода. На втором управляющем выходе - при обнаружении ошибки в стоповом элементе (несоответствие принятой и заданной длительностей стопово- го элемента). На третьем управляющем выходе - при обнаружении ошибки переполнения, т.е. в случае приема очередной комбинации последовательного кода предыдущая не была считана на щи- ну данных ЭВМ. На четвертом управляющем выходе - в случае приема полностью очередной комбинации последовательного кода. И на пятом выходе состояния - в случае передачи полностью очередной комбинации последовательного кода (запрос к ЭВМ на передачу следующего байта информации).

Преобразователь 29 уровня,выполненный на микросхемах 170 АП2, пред- назначен для преобразования ТТЛ-уров н ёЙ сигналов в двухполярные уровни (412 В), соответствующие рекомендациям МККТТ V.28, т.е. реализации уровQ0

5

0

5

, 5 0

ней сигналов интерфейса Стык 02 |(RS 232C). .

Преобразователь 28 уровня, выполненный на микросхемах 170 УП2, предназначен для обратного преобразования двухполарного уровня сигнала (Ј12 В) я ТТЛ-уровень. На его входы из канала связи поступают информационный сигнал и четыре служебных сигнала - готовность принять данные, готовность передать данные, сигнал вы зова и детектор принимаемого линейного сигнала, т.е. цепи 106, 107, 125 и 109 интерфейса стык С2 или сигналы CTS, DSP, R1 и RSD ин- терфейса 9232С. Указанные сигналы имеют ТТЛ-уровни на выходах преобразователя 28 уровня. Изменение уровня каждого из этих сигналов устанавливает в единичное состояние соответственно триггеры 5, 30-32, сигналы с выходов которых через элемент ИЛИ 27, элемент И 11 и элемент ИЛИ 25 поступают на выход устройства как сигнал запроса прерывания.

С первого выхода преобразователя 28 уровня ТТЛ-сигнал поступает на информационный вход блока 24 и вход сброса счетчика 7.

Счетчик 7 устанавливается в нулевое состояние потенциалом, соответ- ствующим потенциалу стоповых битов. При обрыве линии, т.е. при стартовом уровне сигнала на входе сброса счетчика 7, разрешающем подсчет импульсов с выхода делителя 21 частоты, он переполняется за время,соответствующее длительности кодовой комбинации на входе устройства, при этом триггер 1 устанавливается в 1 и сигнал с его выхода поступает на первый вход элемента ИЛИ 17. На второй, третий и четвертый входы элемента ИЛИ 17 поступают сигналы соответственно с третьего, второго и первого управляющих выходов блока 24 (ошибка переполнения, ошибка в стоповом элементе, ошибка при контроле по паритету принимаемой информации). Появление любого из указанных сигналов на входах элемента ИЛИ 17 устанавливает триггер 4 в единичное состояние, сигнал с выхода которого через элемент И 10 и элемент ИЛИ 25 поступает на выход запроса прерывания устройства. Сигнал с четвертого и пятого управ- ляющих выходов блока 24 устанавливав ет в единичное состояние соответственно триггеры 3 и 2, сигналы с выходов которых через элементы И 9 и 8 соответственно и элемент ИЛИ 25 поступают на выход запроса прерывания устройства. Сигналы с выходов регистра 18, имеющие нулевой потенциал, блокируют через элементы И 11, 10, 9 и 8 сигналы запроса прерывания по изменению состояния служебных сиг- налов интерфейса Стык С2 (RS 232C) , сигнала интегральной ошибки приема, сигнала о факте приема очередной кодовой комбинации и сигнала готовности блока 24 принять с шины данных очередной байт для передачи его в качал связи.

Таким образом, регистр 18 является регистром разрешения-запрещения формирования сигнала запроса преры- вания. Идентификация причины прерывания ЭВМ проводится путем анализа считываемого на информационную шину кода через шинный формирователь 13, так как на его входах присутствуют сигналы соответственно с выходов элементов И 8-11. Если причиной формирования сигнала запроса на прерыва- ние является изменение уровня одного из входных служебных сигналов интерфейса Стык С2 (RS 232C), то конкретизация этого сигнала обеспечивается путем считывания на информационную шину ЭВМ состояний триггеров 5 и 30-32 через шинный формирователь 23, во всех остальных случаях - передачей на информационную гаину кодовой комбинации с входов шинного формирователя 22. Шинные формирователи 13, 22 и 23 обеспечивают передачу информации в одном направлении - к информационной шине ЭВМ и открываются сигналами с выходов дешифратора 20. Перед началом работы на входы обнуления делителя 21 частоты, реги- стров 18, 19 и блока 24 непосредственно и на входы обнуления /триггеров 2-5 и 30-32 через соответственно элементы ИЛИ 14-16 и 26 поступает си сигнал сброса.

В разряды делителя 21 частоты за- писывается кодовая комбинация с информационной шины ЭВМ, которая соответствует заданному коэффициенту деления частоты, поступающей с выход генератора 6 импульсов на его счет ный вход. Запись указанного кода осуществляется сигналом с второго выхода дешифратора 20. Затем в зави

п-

5 0 5 Q

0

5

симости от режима работы в регистр

18записывается код, разрешающий или маскирующий сигналы запроса прерывания.

Код, записываемый в регистр 18,определяется конкретной программой ЭВМ, использующей ресурсы данного устройства. В некоторых случаях, например, содержимое регистра 18 может

Изменяться в процессе работы нёсколь- (ко раз. Затем в блок 24 через шинный формирователь 12 заносится управля- ютщй код, который определяет следующие параметры передаваемой и принимаемой кодовой комбинации: разрядность и число стоповых бит, наличие контроля по паритету, вид контроля (по четности, по нечетности),В регистр

19заносится двухразрядный код управления внешним устройством. Единичное состояние первого разряда регистра 19 (цепь 108.2 Стыка С2 или сигнала ДТР интерфейса RS 232С) оповещает внешнее устройство о готовности устройства ввода-вывода информации к работе по каналу связи. Единичное состояние второго разряда регистра

19 (цепь 105 Стыка С2 или сигнал RTS интерфейса RS 232C) является сигналом запроса на передачу очередной кодовой комбинации в канал связи. Сигналы на соответствующих выходах дешифратора 20 формируются при определенной для каждого выхода комбинации значений разрядов шины адреса ЭВМ и сигналом Запись и Чтение, т.е. обеспечивается обращение к соответствующему элементу устройства по заранее определеныному адресу.

Передача информации от ЭВМ в канал связи осуществляется следующим образом. Второй выход (RTS) регистра 19 устанавливается в единичное состояние. Внешнее устройство на это должно ответить сигналом готовности принять данные (CTS). По этому сигналу устройство через триггер 5, элемент ИЛИ 27, элемент И 11 и элемент ИЛИ 25 вырабатывает запрос на прерывание в случае единичного состояния первого выхода регистра 18. Иденти- фикация источника прерывания производится путем опроса шинных формирователей 13 и 23,Сброс запроса прерывания осуществляется обнулением триггера 5 по сигналу обращения к шинному формирователю 23. Отключение внешнего устройства также вызывает

прерывание, анализируемое аналогичным образом. При подтверждении готовности внешнего устройства с информационной шины через шинный формирователь 12 в блок 24 приемопередачи заносится передаваемый байт информации. После его передачи в канал связи блок 24 на пятом управляющем выходе формирует сигнал готовности к приему очередного байта, который через триггер 2, элемент И 8 и элемент ИЛИ 25 поступает на выход устройства в виде сигнала запроса прерывания, после чего в блок 24 может быть загружен очередной информационный байт. Сигнал записи этого байта в блок 24 и сигнал обращения к шинному формирователю 13 через элемент ИЛИ 14 снимает запрос прерывания, сбрасывая триггер 2 в нулевое состояние, так как источник запроса прерывания определяется обращением к шинным формирователям 13 и 12.

Прием информации из канала связи устройством осуществляется следующим образом. При поступлении от внешнего устройства сигнала готовности передавать данные (DS&) формируется сигнал запроса на прерывание через триггер , 50 аналогично формированию сигнала запроса на прерывание по CTS, описанному выше. Сброс запроса прерывания осуществляется обнулением триггера 30 по сигналу обращения к шинному формирователю 23. В ответ на сигнал DTP устройство выставляет сигнал DTP путем установки в единичное состояние первого разряда регистра 19. При поступлении информационной кодовой комбинации от внешнего устройства через преобразователь 28 уровня в блок 24 на его четвертом управляющем выходе формируется сигнал, утанавли- вающий через триггер 3, элемент И 9, элемент ИЛИ 25 запрос прерывания, извещающий ЭВМ о приеме байта из канала связи. Идентификация источника ,лоерывания осуществляется путём опроса шинных формирователей 13 и 22. чтения информационного байта из ,блока 24 через шинный формирователь 12 снимает сигнал запроса прерывания, обнуляя триггер 3. В случае ошибочно- .го приема кодовой комбинации из канала связи блока 24 (ошибка при контроле по паритету, ошибка в стоповом элементе, ошибка переполнения) на соответствующих его управляющих выходах

, 10

15

61928310

(первом, втором, третьем) формируются сигналы, которые через элементы ИЛИ 17, триггер 4, элемент И 10 и элемент ИЛИ 7,5 устанавливают сигнал запроса прерывания, идентификация источника которого осуществляется также путем опроса шинных формирователей 13 и 22. Сброс сигнала запроса прерывания осуществляется сигналом обращения к шинному формирователю 22, обнуляющему триггер 4 через элемент ИЛИ 4 16.

При работе устройства ввода-вывода информации в качестве внешнего устройства с него могут поступать служебные сигналы: сигнал вызова и сигнал детектора принимаемого линейного сигнала (соответственно цепи 109 и

20 125 интерфейса Стык С2 или сигналы R1 и RSD интерфейса RS 232C), которые через«триггеры 31 и 32, элемент ИЛИ 27, элемент И 11 и элемент ИЛИ 25 могут формировать сигнал запроса пре25 рывания. Анализ источника данного сигнала и его сброс аналогичный при работе с сигналами CTS и DSR.

При применении предлагаемого устройства увеличивается скорость об3Q мена информацией по последовательному каналу связи в 4 раза (с 9600 до 38400 бит/с), обепечивается функционирование программ ПЭВМ, работающих с устройством ввода-вывода использованием сигнала запроса прерывания при возникновении ошибок по паритету и искажения числа стоповых битов, что обеспечивает функционирование двух или нескольких программ ПЭВМ в квазиреальном времени, т.е. работа программы обслуживания устройства ввода-вывода может быть осуществлена в фоновом режиме, появляется возможность оперативного обнаружения состояния обрыва линии связи.

35

40

45

Формула изобретения

Устройство ввода-вывода информации, содержащее генератор импульсов, первый, второй, третий и четвертый шинные формирователи, генератор импульсов, дешифратор, блок приемопе- редачи, первый регистр, входы-выходы первой группы первого шинного формирователя и выходы второго, третьего и четвертого шинных формирователей являются входами-выходами устройст- ва для подключения к информационным

11

шинам ЭВМ, входы дешифратора являются адресными и управляющими входа ми устройства для подключения к ад- пресным и управляющим шинам ЭВМ, выходы первого шинного формирователя , соединены информационными входами группы блока приемопередачи, первый управляющий выход блока приемопередачи соединен с вторым информационным входом третьего шинного формирователя, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения за счет увеличения скорости асинхронного обмена по каналу связи и обеспечения возможности анализа паритета принимаемого кода,, числа стоповых битов превышения скорости принимаемой иг ормации и состояния обрыва линии связи в режиме прерываний работы процессора, в устройство введены второй регистр, делитель частоты ,, счетчик, первый и второй преобразователи уровня, с перво го по восьмой триггеры, с первого по седьмой элементы ИЛИ, с первого по четвертый элементы Иэ причем первый выход дешифратора соединен с первым входом первого элемента ИЛИ и управляющим входом второго шинного формирователя, второй выход - с установочным входом делителя частоты, третий выход - с входом записи первого регистра,четвертый выход - с управляющими входами первого шинного формирователя и блока приемопередачи, пятый выход - с первым входом второго элемента ИЛИ и входами чтения первого шинного формирователя и блока приемопередачи, шестой выход - с первым входом третьего элемента ИЛИ и входами записи первого шинного формирователя и блока приемопередачи, седьмой выход - с управляющим входом третьего пинного формирователя и первым входом четвертого элемента ИЛИ, восьмой выход - с входом записи второго регистра,а девятый выход - с управляющим входом четвертого шинного формирователя и вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход генератора импульсов соединен со счетным вхо- дом делителя частоты, вход сброса которого соединен с входами сброса регистров, блока приемопередачи, вторым входом первого, второго и четвертого элементов ИЛИ, третьим входом , | третьего элемента ИЛИ и является вхо- дж сброса устройства, выход делите161928312

ля частоты соединен с тактовым входом сброса приемопередачи и счетным вхо дом счетчика, информационный вход

10

15

20

25

30

13

45

55

блока приемопередачи соединен с первым выходом первого -преобразователя уровня и входом сброса счетчика, выход которого подключен к входу уста- НОРКИ в 1 первого триггера, вход установки в О которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ и входом установки в О четвертого триггера, выход первого триггера соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ и первым информационным входом третьего шинного формирователя, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом установки в О второго триггера, вход установки в 1 которого соединен с пятым управляющим выходом блока прчемопередачи и шестым информационным входом третьего шинного формирователя, а выход - с первым входом первого элемента И, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с соответствующими выходами первого регистра, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с входами шестого элемента ИЛИ и информационными входами второго шинного формирователя, выходы третьего и четвертого триггеров соединены с первыми входами соответственно второго и третьего элементов И, вход установки в 1 четвертого триггера подключен к выходу пятого элемента ИЛИ, вход установки в О третьего триггера соединен с выходом второго элемента ИЛИ. первый управляющий выход блока приемопередачи соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, второй управляющий выход - с третьим информационным входом третьего шинного формирователя и третьим входом пятого элемента ИЛИ, третий управляющий выход - с четвертым информационным входом третьего шинного формирователя и четвертым входом пятого элемента ИЛИ, а четвертый управляющий выход - с пятьм информационным входом третьего шинного формирователя, входом установки в 1 третьего триггера, входы-выходы бюка приемопередачи соединены с входами-выходами второй группы первого шинного формирователя, информа- ционный выход блока приемопередачи подключен к первому входу второго

5

0

5

0

3

5

5

блока приемопередачи соединен с первым выходом первого -преобразователя уровня и входом сброса счетчика, выход которого подключен к входу уста- НОРКИ в 1 первого триггера, вход установки в О которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ и входом установки в О четвертого триггера, выход первого триггера соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ и первым информационным входом третьего шинного формирователя, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом установки в О второго триггера, вход установки в 1 которого соединен с пятым управляющим выходом блока прчемопередачи и шестым информационным входом третьего шинного формирователя, а выход - с первым входом первого элемента И, вторые входы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с соответствующими выходами первого регистра, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И соединены с входами шестого элемента ИЛИ и информационными входами второго шинного формирователя, выходы третьего и четвертого триггеров соединены с первыми входами соответственно второго и третьего элементов И, вход установки в 1 четвертого триггера подключен к выходу пятого элемента ИЛИ, вход установки в О третьего триггера соединен с выходом второго элемента ИЛИ. первый управляющий выход блока приемопередачи соединен с вторым входом пятого элемента ИЛИ, второй управляющий выход - с третьим информационным входом третьего шинного формирователя и третьим входом пятого элемента ИЛИ, третий управляющий выход - с четвертым информационным входом третьего шинного формирователя и четвертым входом пятого элемента ИЛИ, а четвертый управляющий выход - с пятьм информационным входом третьего шинного формирователя, входом установки в 1 третьего триггера, входы-выходы бюка приемопередачи соединены с входами-выходами второй группы первого шинного формирователя, информа- ционный выход блока приемопередачи подключен к первому входу второго

13

преобразователя уровня, ВТОРОЙ и третий входы которого соединены с выходами второго регистра, выход первого элемента ИЛИ подключен к входам установки в О пятого, шестого, седьмого и восьмого триггеров, входы установки в 1 которых соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым и пятым выходами первого преобразователя уровня, выходы пятого, шестого, седьмого и восьмого триггеров соединены с соответствующими информационными входами четвертого шинного формирователя и седьмого элемента ИЛИ, выход которого со

10

15

14

единен с первым входом четвертого ( элемента И, информационные входы регистров и входы предустановки делителя частоты подключены к входам-выходам устройства для подключения к информационным шинам ЭВМ, выход шестого элемента ИЛИ является выходом запроса прерывания устройства, входы первого преобразователя уровня являются информационными входами устройства для подключения к линии связи, выходы второго преобразователя уровня - информационными выходами устройства для подключения к линии связи.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах обемена данными для сопряжения ЭВМ с внешними абонентами, а также для связи ЭВМ между собой. Цель изобретения - расширение области применения путем ускорения асинхронного обмена по каналу связи и обеспечения возможности анализа патхитета принимаемого кода, числа

54321

Л о2.1- контроль разрешен JI02.Q-контроль запрещен

Фиг. 2

. Мог.О-один стол о бои бит

Лог. 1- д8а стоповых бита, S случае пяти информационных бит- полтора стопоВого бита

- Лог. О-контроль по четности Лог. 1 - контроль ло нечетности