Устройство для передачи информации в кольцевом канале связи Советский патент 1993 года по МПК G08C19/28 

Изобретение относится к вычислительной технике и систем передачи данных и, в частности к устройствам, обеспечивающим сопряжение связных вычислительных устройств с передающей средой (каналом), например в локальной вычислительной сети.

Цель изобретения - расширение области применения устройства за счет обеспечения приоритетного доступа к каналу связи.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - блок определения паузы,

Устройство содержит приемник 1, пере-. датчик 2, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой элементы И 3, 4, 5, 6, 7, 8, первую группу элементов И 9, вторую группу элементов И 10, первый, второй, третий элементы ИЛИ 11, 12, 13, первый, второй, третий, четвертый триггеры 14, 15, 16, 17, первый и второй регистры 18,19, дешифратор 20, элемент задержки 21, блок определения паузы 22, группу информационных выходов 23, управляющий выход 24, группу информационных входов 25, установочный вход 26.

Блок определения паузы 22 (фиг. 2) содержит кольцевой регистр сдвига 27, третью группу элементов И 28, группу элементов задержки 29, четвертую группу элементов И 30, элемент ИЛИ 31.

Устройство работает совместно с такими же устройствами, соединенными между собой замкнутым в кольцо каналом связи. В работающей сети по каналу связи передаются тактирующие импульсы, которые формируются специально подключенным к сети генератором или передатчиками устройств. В последнем случае передатчик 2 корректирует моменты передачи импульсов в канал с моментами приема импульсов из канала связи приемником 1. Устройства обмениваются между собой пакетами данных фиксированной длины, имеющими следующую структуру, Во главе пакета данных ставится флаг сообщения (например комбинация 01111110), затем начиная со старших разрядов - код приоритетного устройства, после чего информационное поле, контрольное поле и завершающий флаг пакета. Каждое устройство имеет свой код приоритета, отличный от кодов приоритетов других устройств. При передаче пакета данных в сеть,

в передатчике 2 происходит побитная окраска тактирующих импульсов передаваемых сообщением. В приемнике 1 осуществляется побитное отделение тактирующих импульсов от информации. Выделенные тактирующие импульсы используются для осуществления сдвига в регистрах 18, 19 и для окраски передаваемого сообщения в передатчике2, а выделенная информация накапливается в регистре. 18, поступает на вход определения паузы 22 и на выход элемента И 3, с помощью которого осуществляется либо ретрансляция, либо уничтожение принимаемого пакета.

При включении в работу устройства, на установочный вход 26 устройства подается сигнал, который через элемент ИЛИ 13 устанавливает в нулевое состояние триггеры 14, 15, 16, 17 и регистры 18, 19 устройства. Устройство находится в исходном состоянии. Далее устройство работает в трех режимах:

а) режим ретрансляции принимаемого из канала сообщения;

б) режим бесконфликтной передачи в канал пакета данных;

в) режим разрешения конфликта. Режим ретрансляции сообщения. Выделенная из канала связи приемником 1 информация побитно поступает на первый вход элемента И 3 и накапливается в регистре 18. На втором входе элемента И 3 присутствует единичный потенциал с нулевого выхода триггера 14, следовательно,

информация через элементы И 3, ИЛИ 11 поступает на информационный вход передатчика 2 и передается в канал. Нулевым потенциалом с выхода регистра 19 и первым же единичным битом с выхода элемента И 3

будет открыт элемент И 5; и единичный импульс с его выхода установит триггера 15 в единичное состояние. Нулевой потенциал с нулевого выхода триггера 15 закроет элемент И 8, в результате чего тактовые импульсы с тактового выхода приемника 1 на вход регистра 19 поступать не будут и сдвиг в регистре прекратится. При полностью заполненном регистре сдвига 18, дешифратор 20 осуществляет сравнение адресной и приоритетной групп разрядов принятого сообщения с адресом и приоритетом устройства. В случае, если адрес принятого сообщения совпадает с адресом устройства (т.е. принятый пакет данных адресован устройству, то

на первом выходе дешифратора 20 появится импульс, который элемент И 9 первой группы и содержимое регистра 18 поступит на информационные выходы устройства 23 (к ЦВМ).

При возникновении на информационном выходе приемника 1 паузы длительностью т (г- время, не меньшее, чем время распространения сигнала по каналу связи), на выходе блока определения паузы 22 появится

импульс, который поступит на первый вход

элемента И 7. Но элемент И 7 не откроется, так как на втором его входе присутствует нулевой потенциал с единичного выхода триггера 16. Этот же импульс с выхода блока

определения паузы 22 через элемент задержки 21 поступит на первый вход элемента И 6. На втором входе элемента И 6 присутствует единичный потенциал с единичного выхода триггера 15. Следовательно, элемент И

6 откроется и импульс с его выхода через элемент ИЛИ 13 установит устройство в исходное состояние.

Режим бесконфликтной передачи в канал пакета данных.

Устройство находится в исходном состоянии. При появлении у источника информации (ЦВМ) пакета данных для передачи, этот пакет в параллельном коде поступает на информационные входы 25 устройства и через элемент И ТО второй группы записывается в регистр 19. С выхода установленного в единицу разряда регистра сдвига 19 (например, разряда отведенного под запись разряда флага сообщения) триггер 17 будет установлен в единичное состояние и нулевой потенциал с нулевого выхода триггера Т7 закроет элементы И 10 второй группы. С тактового выхода приемника 1 тактовые импульсы через элемент И 8 осуществляет сдвиг в регистре 19 и информация с его выхода, последовательно, через элемент ИЛИ 1Т и передатчик 2 поступает в канал. Первым же единичным битом с выхода регистра 19 триггер 16 будет установлен в единичное состояние. Этим же единичным битом и нулевым потенциалом с выхода элемента И 3 (в этот момент на вход устройства . информация не поступает) будет открыт элемент И 4. Импульс с выхода элемента И 4 установит в единичное состояние триггер 14 и нулевой потенциал с его нулевого выхода закроет элемент И 3. Информация с выхода передатчика 2, обойдя канал связи, поступает на вход приемника 1 устройства и с его выхода - на вход элемента И 3, где уничтожается. Кроме того, эта же информация накапливается в регистре 18. При полном заполнении регистра 18 пакетов данных, на втором выходе дешифратора 20 появится импульс, который через элемент ИЛИ 12 установит триггер 16 в нулевое состояние, а так же поступит на управляющий выход устройства 24. Появление этого импульса означает, что устройство приняло собственный пакет данных (код приоритета пакета равен коду приоритета устройства). Получив импульс С управляющего выхода 24 устройства/источник информации (ЦВМ) снимает информацию с информационных входов 25 устройства. После передачи пакета передатчиком 2 устройства по каналу распространения пауза (неокрашенные информацией тактирующие импульсы). Эта пауза последовательно, по мере распространения, будет принята блоками определения паузы 22 всех устройств сети. Дойдя до приемника 1, эта пауза будет принята блоком определения паузы 22 данного устройства. Импульс с выхода блока определения паузы 22 через открытый по второму входу элемент И 7 и элемент ИЛИ 13 установит устройство в исходное состояние. Импульс с выхода элемента задержки 21 через элемент И 6 не пройдет, так как элемент И 6

будет закрыт по второму входу нулевому потенциалом с единичного выхода триггера 15.

Режим разрешения конфликта.

Пусть на момент возникновения в канале паузы, длительностью т, у нескольких устройств сети имеются пакеты данных для передачи. Так как пауза в канале связи распространяется в направлении передачи информации и последовательно принимается всеми устройствами сети, то устройства начинают передавать в сеть пакеты данных в моменты времени, обеспечивающие наложение одноименных разрядов перёдаваемого и принимаемого сообщений на выходе элемента ИЛИ 11. В этом случае каждое устройство сети принимает решение о том: уничтожить или ретранслировать принимаемое сообщение следующим образом.

Пусть очередной разряд кода приоритета принимаемого сообщения - О, а одноименный разряд кода приоритета передаваемого сообщения - 1. Тогда О с выхода элемента И 3 и 1 с выхода регистра

19 откроют элемент И 4 и 1м с его выхода установит триггер 14 в единичное состояние. Нулевой потенциал с нулевого выхода триггера 14 закроет элемент И 3, тем самым обеспечивая уничтожение принимаемого

сообщения и передачу в канал собственного сообщения.

Пусть очередной разряд кода приоритета принимаемого сообщения , а одноименный разряд кода приоритета

передаваемого сообщений - О. Тогда выхода элемента И 3 и О с выхода регистра 19 откроют элемент И 5 и 1 с его выхода установит триггер 15 в единичное состояние. Нулевой потенциал с нулевого выхода

триггера 15 закроет элемент И 8 и сдвиг в регистре 19 прекратится. Устройство осуществляет ретрансляцию принимаемого сообщения. При появлении в канале паузы, длительностью г , на выходе блока определения паузы 22 появится импульс, который поступит на первый вход элемента И 7. На втором входе элемента И 7 будет присутствовать единичный потенциал с единичного выхода триггера 16 (триггер 16устанавлйвается в единичное состояние первым же еди- ничным битом флата передаваемого сообщения). Следовательно, элемент И 7 откроется и импульс с его выхода через элемент ИЛИ 13 установит устройство в

исходное состояние. Единичный потенциал с нулевого выхода триггера 17 откроет элемент И 10 второй группы и информация с информационных входы 25 устройства вновь запишется в регистр 19. Единичный

потенциал с нулевого выхода триггера 15 откроет элемент И 8 и в регистре 19 вновь осуществится сдвиг. Устройство повторяет попытку передачи в канал своего пакета данных и повторять ее будет до тех пор, пока в регистр 18 не будет записан собственный же пакет.

Блок определения паузы 22 работает следующим образом,

При включении в работу устройства один из разрядов кольцевого регистра сдвига 27 устанавливается в единичное состояние, а остальные в нулевое. На тактовый вход кольцевого регистра 27 поступают единичные биты с информационного выхода приемника 1, с помощью которых осуществляется сдвиг 1 регистре.

Пусть первый разряд кольцевого регистра сдвига 27 находится в единичном состоянии. Тогда первым же единичным битом с выхода приемника 1 и единичным потенциалом с выхода первого разряда регистра 27 будет открыт соответствующий элемент И 28 и импульс С его выхода поступит на вход соответствующего элемента задержки 29. Этим же единичным битом второй разряд кольцевого регистра сдвига 27 будет установлен в единичное состояние, а первый - в нулевое. Элемент задержки 29 осуществит задержку импульса на время г. Если в течение этого времени на вход определения паузы 22 единичные биты не поступали, то единичным потенциалом с выхода второго разряда кольцевого регистра сдвига 27 и импульсом с выхода элемента задержки 29 будет открыт соответствующий элемент И 30 и импульс с его выхода через элемент ИЛИ 31 поступит на выход блока определения паузы 22, В том случае, если в течение этого времени г в канале осуществлялась передача, то каждым единичным битом с выхода приемника 1 устройства будет осуществляться сдвиг в регистре 27 и импульс на выходе блока не появится до тех пор, пока в канале не возникнет пауза заданной длительности.

Количество разрядов в кольцевом регистре сдвига 27 выбирается из условия, чтобы один и тот же разряд регистра не мог быть установлен дважды в единичное состояние во время задержки импульса элементом задержки 29 при условии, что по каналу передаются только единичные биты, Количество разрядов п выбирается из условия п г V, где V - скорость передачи информации (бит/сек). Время т определяется из условия: г 1 /3 I с, где I - длина канала связи (км), Следовательно п 1/3 МО . Так при V 106 бит/с и I 3 км, п 11,

Таким образом, если на момент возникновения в канале паузы, длительностью г+ гз, где t3 - время задержки в элементе задержки 21, (т t3 2 г) несколько устройств в сети имеют пакеты данных для передачи, то они образуют генерацию и ведут борьбу за канал, используя свои коды приоритетов, Причем, если устройству не удалось передать в канал свой пакет данных, то сигналом к повторной передаче для устройства является возникновение в канале паузы длительностью т . Устройства генерации ведут борьбу за канал до тех пор, пока каждому устройству не удастся передать свой пакет данных. Другие же устройства сети к этой борьбе не допускаются, так как для любого не входящего в генерацию устройства сигналом к началу передачи является возникновение в канале паузы длительностью т+ т.з.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает приоритетный доступ к кольцевому каналу связи и гарантированную передачу пакета данных каждым устройством сети, независимо от величины загрузки канала связи,

Формула изобретения Устройство для передачи информации в кольцевом канале связи, содержащее приемник, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, дешифратор, передатчик, выход второго элемента И соединен с входом первого триггера, выход ко- торого подключен к второму входу первого

элемента И, первый выход третьего триггера соединен с первым входом третьего элемента И, элемент задержки, вход приемника и выход передатчика подключены к каналу связи, отличающееся тем,

что, с целью расширения области применения за счет обеспечения приоритетного доступа к каналу связи, в него введены четвертый, пятый, шестой элементы И, первая и вторая группы элементов И, первый и

второй регистры, элементы ИЛИ, четвертый триггер и блок определения паузы, выход приемника подключен к информационному входу первого регистра и через блок определения паузы к первому входу четвертого

элемента И и через элемент задержки - к первому входу пятого элемента И, выходы четвертого и пятого элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента ИЛИ, выход которого подключей к первому входу второго элемента ИЛИ и установочным входам первых, вторых триггеров и регистров и четвертого триггера, тактовый выход приемника подключен к тактовым входам первого регистpa, передатчика и второму входу третьего элемента И, выход третьего элемента И соединен с тактовым входом второго регистра, первый выход которого подключен к входу третьего элемента ИЛИ и входам третьего триггера и второго элемента И и инверсному входу шестого элемента И, второй выход второго регистра соединен с входом четвертого триггера, выход которого подключен к первым входам элементов И первой группы, третий вход первого элемента ИЛИ является установочным входом устройства, выход первого элемента И соединен с вторыми входами второго элемента ИЛИ и шестого элемента И и инверсным входом второго элемента И, выход третьего элемента ИЛИ соединен с входом передатчика, первые выходы первого регистра подключены к одноименным входам дешифратора, первый выход которого соеди-

нен с первыми входами элементов И второй группы, второй выход дешифратора подключен к второму входу второго элемента ИЛИ и является выходом устройства, вторые выходы первого регистра соединены с вторыми входами одноименных элементов И второй группы, выходы которых являются информационными выходами устройства, выходы шестого элемента И и второго элемента ИЛИ подключены соответственно к входу второго и установочному входу третьего триггеров, выход третьего триггера соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход третьего элемента И подключен к тактовому входу второго регистра, входы группы которого соединены с выходами одноименных элементов И первой группы, вторые входы которых являются информационными входами устройства.

- бшод

Изобретение относится к области вычислительной техники и систем передачи данных и, в частности к устройствам, обеспечивающим сопряжение связных вычислительных устройств с передающей средой (каналом), например, в локальной вычислительной сети. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения приоритетного доступа каналу связи. Устройство содержит приемник, передатчик, элементы И, группы элементов И, элементы ИЛИ, триггеры, регистры, дешифратор, элемент задержки, блок определения паузы. Устройство работает совместно с такими же устройствами, объединенными в сеть кольцевым каналом связи. Устройства обмениваются между собой пакетами данных определенной длины, причем перед информационным полем пакета имеется приоритетное поле, в котором записан код приоритета устройства, передающего пакет в канал. Устройство передает пакет данных в сеть только после обнаружения в канале паузы определенной длительности с .В случае возникновения в канале конфликта с другими устройствами сети, устройство производит анализ в реальном масштабе времени принимаемого и передаваемого кодов приоритетов сообщений за счет организации в сети наложения одноименных разрядов пакетов данных, передаваемых различными устройствами сети. На основании этого анализа устройство либо пропускает чужой пакет данных и прекращает передачу собственного пакета, либо уничтожает чужой пакет и передает свой. Если устройству не удалось передать в сеть свой пакет данных, то сигналом к повторной передаче для этого устройства служит возникновение в канале паузы длительностью Гр п, за счет чего обеспечивается полное разрешение конфликтов между устройствами и гарантированный доступ каждому устройству в сеть. Устройство осуществляет повторение передачи в сеть своего пакета данных до тех пор, пока этот пакет, обойдя кольцевой канал, не будет принят этим же устройством. 2 ил. VI ю со оо О -ч

Фиг2