Устройство для сопряжения ЦВМ с внешним устройством Советский патент 1991 года по МПК G06F13/00 

1

(21)4637964/24

(22)16.01 . 89

(46) 07.01.91. Бил. Р 1

(72) С.В.Степкин и В.Г.Гробов

(53) 681.3(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1362316, кл. G 06 F 13/00, 1986. .

Авторское свидетельство СССР № 1542293. кл. G 06 F 13/00, 1988.

(54) УСТРОЙСТВО ЛДЯ СОПРЯЖЕНИЯ ЦВМ С ВНЕШНИМ УСТРОЙСТВОМ

(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных

системах контроля цифровых и цифро- аналоговых устройств для сопряжения ЦВМ с внешним устройством и для параметрического контроля принимаемых информационных сигналов. Целью изобретения является повышение быстродействия. Устройство содержит регистр прерывания и непосредственного доступа, регис тр запроса прерывания и направления обмена, два счетчика адреса, постоянную память, буферную память, дешифратор, блок синхронизации,циф- роаналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь. 6 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах контроля цифровых и цифроаналоговых устройств для сопряжения цифровой вычислительной машины (ЦВМ) с внешним устройством и для параметрического контроля принимаемых информационных сигналов.

Цель изобретения - повышение быстр одейс твия.

На фиг.1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема блока синхронизации; на фиг.З - временная диаграмма записи в счетчик; на фиг.4 - временная диаг- ,рамма работы устройства при выдаче последней и предпоследней команд управления; на фиг.5 - временная диаграмма записи в счетчик адреса; на фиг.6 - временная диаграмма чтения из буферной памяти.

Устройство содержит (фиг.1) регистр 1 прерывания и непосредственного доступа, блок 2 синхронизации, аналого-цифровой преобразователь 3 (АЦП), буферную память 4, счетчик 5 адреса, цифроаналоговый преобразователь 6 (ЦАП), дешифратор 7, регистр 8 запроса прерывания и направления обмена, счетчик Q адреса, постоянную память 10, информационный вход-выход 11 устройства для подключения к информационному входу-выходу ЦВМ, синхровходы-синхровыходы 12-15,вход 16 для подключения к выходу чтения ЦВМ, вход 17 для подключения к первому информационному выходу внешнего устройства, информационный выход 18 для подключения к первому информационному входу внешнего устройства, разрешающие входы 19 и 20 для подключения к выходам блокировки и пуска ЦВМ, вход 21 для подключения к выходу

(Л

с

оэ

СО № 00 4ь

записи ЦВМ, информационный вход 22 для подключения к второму информационному выходу внешнего устройства,информационный выход 23 для подключения к второму информационному входу внешнего устройства, вход 24 для подключения к выходу запроса прерывания и направления обмена внешнего устройства, выход 25 для подключения к выходу запроса прерывания ЦВМ, выход 26 для подключения к входу анализа окончания -программы ЦВМ, выход 27 для подключения к входу направления обмена ЦВМ.

Блок 2 синхронизации содержит (фиг..2) сдвигающий регистр 28, элемент И 29, генератор 30 импульсов, элемент НЕ 31, разрешающие входы 32 и 33, выходы 34 и 35.

Устройство работает следующим образом.

При необходимости связи с ЦВМ вневшее устройство выдает на вход 24 устройства сигнал запроса преры- вания, который поступает в регистр 8 и далее на выход 25 устройства. Одновременно внешнее устройство через вход 17 заносит в регистр 1 преч рываний и непосредственного доступа код, соответствующий необходимой программе обмена. ЦВМ, приняв с выхода 25 запрос прерывания, определя1 ет уровень его приоритета. Если приоритет запроса выше, чем у текущей программы, то ЦВМ прекращает ее выполнение. Затем ЦВМ анализирует состояние регистра 1 и определяет адрес вектора прерывания, т.е. получа ет начальный адрес новой программы. После этого ЦВМ выдает на вход 16 устройства сигнал, который сбрасывает регистр 1 прерывания и непосредственного доступа и регистр 8 запро са прерывания и направления обмена. Если приоритет текущей программы вы ше, чем у запроса прерывания, то ЦВМ запрос игнорирует до окончания выполнения текущей программы.

Программы обмена с внешним уст- , ройством хранятся в постоянной памя- ти 10. Запуск программы обмена осуществляется следующим образом. ЦВМ заносит в счетчик 9 адреса код, соответствующий начальному адресу требуемой программы обмена с внешним усройством. Затем ЦВМ выдает на вход 2 устройства сигнм Пуск, который поступает иа разрешающий вход 33 блока

Q 5

0

Q , о

5

синхронизации и отпирает элемент И 29. Тем самым разрешается прохождение импульсов с генератора 30 на вход сдвигающего регистра 28.

Запись информации в счетчик 9 производится следующим образом. На информационный вход-выход устройства ЦВМ выдает адрес, который необходимо занести в счетчик 9 и который поступает на его информационный вход. Затем ЦВМ выдает на вход 21 устройства код записи в счетчик 9, который дешифрируется в дешифраторе 7 и с его третьего выхода поступает на вход за- писи счетчика 9. По этому сигналу в счетчик 9 записываются данные с его информационного входа. Соответствующая временная диаграмма приведена на фиг.З, где 36 - состояние входа-выхода 1 1 устройства, 37 - состояние входа 21 устройства, 38 - состояние третьего выхода дешифратора 7,39-состо-{ якие счетчика 9 адреса, 40 - код, записываемый в счетчик 9, 41 - код записи в счетчик 9.

В памяти 10 записаны команды уп- . равления режимом работы устройства. В каждой ячейке памяти постоянной памяти хранятся:

признак окончания программы управления, который поступает с первого информационного выхода памяти 10 на выход 26 устройства; признак выдачи информации, который поступает с третьего информацион- ного выхода памяти 10 на установочный вход ЦДЛ;

признак приема информации, который поступает с второго информацион-, ного выхода памяти 10 на тактовые входы НАЛ и счетчика 5 адреса; код выходного уровня ЦАП,который поступает с четвертого информационного выхода памяти 10 на информационный вход ЦАП.

При поступлении на первый тактовый вход памяти 10 с выхода 34 блока 2 строба Отпирание выходов постоян- |ной памяти на первый, второй, тре- тий и четвертый информационные Ъыхо- ды памяти выдается содержимое нчей- ки, адрес которой хранится в счетчике 9 адреса.

При поступлении на второй тактовый вход памяти с выхода 35 строба Запирание выходов постоянной памяти информация с выходов памяти снимается.-, По этому сигналу также уве51

личивается на единицу содержимое счечика 9 адреса. В последней команде программы обмена с внешним устройством признак окончания программы управления принимает единичное значение.

Таким образом, ЦВМ, анализируя состояние выхода 26 устройства, принимает сигнал об окончании обмена. После этого ЦВМ выдает на вход 19 устройства сигнал Останов, который запирает элемент И 29 и тем самым запрещается прохождение тактовых импульсов с генератора импульсов на вход регистра 28. Для запуска новой программы обмена необходимо внов занести п счетчик 9 соответствующий начальный адрес.

На временной диаграмме работы устройства при выдаче последней и предпоследней команд управления программы обмена с внешним устройством (фиг.4) признаки приема и выдачи информации равны единице в обеих командах управления. На диаграмме обозначено: 42 - состояние выхода элемента И 29, 43 - состояние выхода 34 блока 2 (строб Отпирание выходов постоянной памяти), 44 - состояние выхода 35 блока 2 (строб Запирание выходов постоянной памяти), 45 - состояние выхода 26 устройства (признак конца программы управления),

46- состояние третьего выхода памяти 10 (признак выдачи информации),

47- состояние второго выхода памяти 10 (признак приема информации),

48- состояние четвертого выхода памяти 10 (коды выходного уровня ЦАП),

49- состояние входа 19 устройства (сигнал Останов), 50 - состояние счетчика 9 адреса, 51 и 53 - коды выходных уровней ЦАП, 52 - адрес предпоследней команды управления, 54 - адрес последней команды управления (адрес предпоследней команды плюс единица).

Выдача информации во внешнее устройство осуществляется следующим образом (признак выдачи информации равен единице). При поступлении на первый тактовый вход памяти 10 строба Отпирание выходов постоянной памяти на информационные выходы памяти 10 поступает содержимое той ячейки памяти, адрес которой находится в счетчике 9. При этом признак выдачи информации поступает на установпч92846

ный вход ЦАП, а код выходного уровня ЦАП - на информационный вход ЦАП. На выходе ЦАП устанавливается соответствующий уровень напряжения. Этот уровень будет неизменным до прихода на установочный вход ЦАП последующего равного единице признака выдачи информации.

Ю При приеме информации единице равен признак приема информации. После прихода строба Отпирание выходов постоянной памяти признак приема информации поступает на тактовые входы 15 АЦП и счетчика 5. При этом напряжение на информационном входе АЦП преобра- зуется в цифровой код, записываемый в буферную память 4 согласно адресу, хранящемуся в счетчике 5. При по- 20 ступлении строба Запирание выходов постоянной памяти на второй тактовый вход памяти 10 формируется эадний фронт сигнала признака выдачи информации, по которому увеличивается на

25 единицу содержимое счетчика 5 адреса Таким образом,цифровой код следующей выборки будет записан в последующую ячейку буферной памяти 4.

Буферная память 4 позволяет сргла- 30 совать скорость работы ЦВМ и внешнего устройства. Начальный адрес для буферной памяти 4 устанавливается следующим образом. ЦВМ на вход-выход 11 устройства выставляет требуемый ад5

0

5

0

5

рее, а на вход 21 - код записи в счетчик 5 адреса, который дешифриру - ется в дешифраторе 7. После этого с первого выхода дешифратора 7 на вход записи счетчика 5 поступает сигнал, по которому в него заносится информация с входа-выхода 11 устройства.

Временная диаграмма записи в счетчик 5 приведена на фиг.5, где 55 - состояние входа-выхода 11, 56 - состояние входа 21, 57 - состояние первого выхода дешифратора 7, 58 - состояние счетчика 5, 59 - адрес ячейки буферной памяти, 60 - код записи в счетчик 5.

Чтение информации из буферной памяти 4 осуществляется в следующей последовательности. В начале ЦВМ выдает на вход 21 устройства код записи в счетчик 5, а на вход-выход 11 - адрес ячейки в буферной памяти 4. Код записи дешифрируется в дешифратор 7 и поступает на вход записи счетчика 5. По этому сигналу в счетчик 5 заносится информация с « хода-выхода 11

устройства. Затем ЦВМ на вход 21 устройства выдает код чтения. При этом с третьего выхода дешифратора 7 на вход чтения буферной памяти 4 поступает сигнал, по которому на информационный выход буферной памяти 4 выдается содержимое той ячейки, адрес которой находится в счетчике 5. Далее указанная информация поступает на вход-выход 11 устройства.

Временная диаграмма чтения из двух ячеек приведена на фиг.6, где 61 - состояние входа-выхода 11 устройства, 62 - состояние входа 21 устройства, 63 - состояние первого выхода, дешифратора 7, 64 - состояние счетчика 5 адреса, 65 - адрес первой ячейки, 66 - код записи в счетчик 5 адреса, 67 - код чтения, 68 - информация, содержащаяся в первой ячейке, 69 - адрес второй ячейки, 70 - информация, содержащаяся во второй ячейке, 71 - состояние третьего выхода дешифратора 7.

Для одновременного приема и выдачи информации признаки приема и выдачи информации одновременно должны быть равны единице.

Таким образом, с помощью информации, хранящейся в памяти 10, имеется возможность управлять режимом обмена информацией, задавать форму выходных сигналов и анализировать форму принимаемых. Информация о входном сигнале считывается в ЦВМ из буферной памяти 4.

В памяти 10 может храниться несколько программ управления обменом. При необходимости содержимое микросхем памяти 10 может быть стерто и микросхемы могут быть запрограммированы заново.

При необходимости обмена в режиме непосредственного доступа (НД) внешнее устройство выдает на вход 24 сиг нал, соответствующий запросу НД, который поступает в регистр 8 и через выход 25 в ЦВМ. ЦВМ, приняв сигнал, переходит в режим НД. При этом удовлетворение других запросов запрещается. Затем внешнее устройство выдает на вход 24 сигнал, определяющий направление обмена. Данный сигнал с выхода регистра 8 поступает на вы-i ход 27 устройства и далее в ЦВМ.

При записи информации в ЦВМ внешнее устройство через вход 17 посылает в регистр 1 прерываний и непо

5

0

5

0

5

0

5

средственного доступа адрес ОЗУ ЦВМ. С регистра 1 он поступает на вход- выход 11 устройства. Затем внешнее устройство выдает на синхровход 14 устройства стпоб Синхронизация активного устройства,который ссинхро- выхода 13 поступает в ЦВМ. При появлении данного строба ЦВМ с- входа- выхода 11 устройство принимает адрес ОЗУ, куда будет заноситься информация.

ЦВМ, приняв начальный адрес, выдает на синхровход 12 строб Синхронизация пассивного устройства, который поступает во внешнее устройство с синхровхода 1Ь„ Получив данный сигнал, внешнее устройство заносит в регистр 1 через вход 17 данные, которые записываются в ОЗУ ЦВМ при поступлении на синхровход 14 и далее на синхровход 13 строба Синхрониза- ция активного устройства. Приняв данные с входа-выхода 11, ЦВМ выдает на синхровход 12 строб Синхронизация пассивного устройства, подтверждающий прием информации.

Таким образом, внешнее устройство может выдать в ЦВМ всю требуемую информацию. После окончания записи данных внешнее устройство выдает на вход 24 сигнал об окончании обмена, который поступает с выхода регистра 8 на выход 27 устройства. Тем самым ЦВМ получает информацию об окон чании обмена.

При записи информации из ОЗУ ЦВМ в память внешнего устройства внешнее устройство через вход 24 заносит в регистр 8 код, соответствующий чтению информации из ОЗУ ЦВМ. Указанный код поступает на выход 27 устройства.

Затем внешнее устройство заносит в регистр 1 прерываний и непосредственного доступа адрес ОЗУ ЦВМ, из которого будет производиться чтение информации.После этого внешнее устройство выдает строб Синхронизация активного устройства, который поступает на синхровыход 13. По данному стробу ЦВМ принимает с входа-выхода 11 адрес ОЗУ, после чего ЦВМ заносит в регистр 1 через вход-выход 11 соответствующую информацию. Запись IB регистр 1 производится по сигналу, поступающему с выхода 26 устройства ,на установочный вход регистра 1 пре- , рывания и непосредственного доступа.

По стробу Синхронизация пассивного устройства, поступающего с синхро- входа 12 на синхровыход 15, внешнее устройство с выхода 18 принимает данные, записанные в регистре 1.

Подтверждение приема осуществляется выдачей на синхровход 14 строба Синхронизация активного устройства. После приема всего массива информации внешнее устройство через вход 24 заносит в регистр 8 код, соответствующий окончанию обмена. Тем самым ЦВМ с выхода 27 устройства по- лучает информацию об окончании обмена.

Формула изобретения

Устройство для сопряжения ЦВМ с внешним устройством, содержащее регистр прерывания и непосредственного доступа, дешифратор, блок синхронизации, счетчик адреса, буферную память, цифроаналоговый преобразователь, аналого-цифровой преобразователь, причем первый информационный вход и информационный выход регистра прерывания и непосредственного доступа являются входом и выходом ус ройства для подключения соответственно к первым информационным выходу и входу внешнего устройства, второй информационный вход регистра прерывания и непосредственно доступа соединен с информационнм входом счетчика адреса,с информационным выходом буферной памяти и является входом-выходом устройства для подключения к информационному входу-выходу ЦВМ, вход дешифратора является входом устройства для подключения к выходу записи ЦВМ, первый и второй разрешающие входы блока синхронизации являют

ся входами устройства для подключения первого счетчика адреса,тактовый вход

соответственно к выходам блокировки и пуска ЦВМ, информационный выход цифроаналогового преобразователя и информационный вход аналого-цифрового преобразователя являются выходом и входом устройства для подключения соответственно к вторым информационным входу и выходу внешнего устройства, при этом выход аналого50

аналого-цифрового преобразователя соединен со счетным входом первого счетчика адреса и с вторым информационным выходом постоянной памяти,третий и четвертый информационные вы-; ходьь которой соединены соответственно с установочным и информационными входами цифроаналогового преобразователя.

0

5

o «

0

5

5

цифрового преобразователя соединен с информационным входом буферной памяти, адресный яход которой соединен с выходом первого счетчика адреса, вход записи которого соединен с первым выходом дешифратора, второй выход которого соединен с входом чтения буферной памяти, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены постоянная память, второй счетчик адреса, регистр запроса прерывания и направления обмена, причем установочный вход регистра прерывания и непосредственного доступа соединен с установочным входом регистра запроса прерывания и направления обмена и является входом устройства для подключения к выходу чтения ЦВМ, информационный вход, первый и второй информационные выходы регист-1 ра запроса прерывания и направления обмена являются входом и выходами устройства для подключения соответ ственно к выходу запроса прерывания и направления обмена внешнего устройства, к входам запроса прерывания и направления обмена ЦВМ, первый информационный выход постоянной памяти является выходом устройства для подключения к входу анализа окончания программы обмена ЦВМ, при этом первый синхровыход блока синхронизации соединен с первым тактовым вводом постоянной памяти, второй тактовый вход которой соединен с вторым синхровыходом блока синхронизации и со счетным входом счетчика адреса, вход записи, выход и информационный вход которого соединены соответственно с третьим выходом дешифратора, с адресным входом постоянной памяти и с информационным входом

0

аналого-цифрового преобразователя соединен со счетным входом первого счетчика адреса и с вторым информационным выходом постоянной памяти,третий и четвертый информационные вы-; ходьь которой соединены соответственно с установочным и информационными входами цифроаналогового преобразователя.

Фиг.2.

to

/ х

t гпф

.0

7826l9l r

69

у у

К IS

9S SS

s глф

OS

6Ј

9Ј

9

Фаг 6