Устройство для подключения источника информации к двухпроводной линии связи

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в системах сбора информации. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Цель достигается тем что, в устройство, содержащее четыре оптрона, первый регистр сдвига, два элемента ИЛИ-НЕ, первый элемент И, элемент НЕ, элемент задержки и формирователь импульса, введены второй регистр сдвига, компаратор, параллельный регистр, счетчик, два элемента НЕ, элемент И-НЕ и второй элемент И. Изобретение позволяет сократить длительность сеанса связи ЭВМ с удаленным источником информации за счет исключения из посылки битов, не изменивших значений за время между текущим и предыдущим сеансами связи. Передача информации производства по инициативе и под управлением ЭВМ без привязки к какой-либо синхронизирующей временной последовательности сигналов (в отличие, например, от интерфейса типа ИРПС). ЭВМ периодически размыкает линию связи через оптрон, что воспринимается устройством как команда выдачи очередного бита в линию. Единичный и нулевой биты отличаются направлением тока в линии связи. При обнаружении возможности досрочного окончания сеанса связи устройство сообщает об этом ЭВМ размыканием линии связи. 5 ил. 1 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (gy)g С 06 F 13/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ пРи Гнкт сссР (21} 44 0446/24-24 (22) 10.0 ;88 (46) 23.04.90. Бюл. М 1. (72) 5,8. Ыевкопляс (53) 681.326(088.8} (56) Авторское свидетельство СССР

И 1381 28, кл. G 06 ) 13/10, 1986.

Авторское свидетельство СССР

К 1488820, кл. G 06 F 13/ 10, 1987, (4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ИСТОЧНИКА ИНФОРМАЦИИ К ДВУХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ

СВЯЗИ (7) Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение в системах сбора информации. Цель изобретения — повышение быстродействия устройства. Цель достигается тем, что, в устройство. содержащее четыре оптрона, первый регистр сдвига, два элемента ИЛИ-НЕ, первый элемент И, элемент

НЕ, элемент задержки и формирователь импульса, введены второй регистр сдвиИзобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении системы опроса удаленных источников информации электронной вычислительной машиной (ЭВМ) пю двухпроводной линии связи.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства за счет использования данных, переданных в предыдущем сеансе связи, если эти данные по старшим разрядам совпадают с дан,ными, передаваемыми в текущем сеансе, связи.

2 га, компаратор, параллельный регистр, счетчик, два элемента НЕ, элемент

И-НЕ и второй элемент И. Изобретение позволяет сократить длительность сеанса связи ЭВМ с удаленным источником информации за счет исключения из посылки битов, не изменивших значений за время между текущим и предыдущим сеансами связи. Передача информации производится по инициативе и под управлением ЭВМ без привязки к какойлибо синхронизирующей временной последовательности сигналов (в отличие, например, от интерфейса типа ИРПС).

ЭВМ периодически размыкает .линию связи через оптрон, что воспринимается устройством как команда выдачи очеред" ного бита в линию. Единичный и нулевой биты отличаются направлением тока в линии связи. При обнаружении возможности досрочного окончания сеанса связи устройство сообщает об этом

ЭВМ размыканием линии связи . 5 ил., 1 табл °

На фиг. 1 представлена блок-схема системы связи источника информации с

ЭВМ; на фиг. 2 - компаратор; на фиг.3источники информации; на фиг. 4 и временные диаграммы работы устройства.

Система связи источника информации с ЭВМ (фиг. 1). содержит предлагаемое устройство 1, блок 2 связи с ЭВМ и Л двухпроводную линию 3 связи.

Устройство 1 содержит передающие оптроны 4 и 5, приемные оптроны 6 и элементы ИЛИ-ЙЕ 8 и 9, элементы И 10

:и, ll, элементы НЕ 12 - 14, элемент 1

1559352 задержки, формирователь 16 импульса, сдвиговые регистры 17 и 18, параллельный регистр 19, счетчик 20, элемент

И-НЕ 21, компаратор 22, резисторы

23 .. 26.

Группа 27 разрядных входов регистра 17 является группой входов устройства для подключения к. группе информационных выходов источника информации. 1О

Линейный выход оптрона 6, объединенный с линейным входом оптрона 7, и шина 28 нулевого потенциала источника питания линии связи соединены соответственно с пров дами 29 и 30 линии 3 !5 связи. Линейный выход оптрона 4 соединен с линейным входом оптрона 6, линейный выход оптрона 7 соединен с линейным входом оптрона 5, управляющий вход которого соединен с управля- 20 ющим входом оптрона 4 и с шиной 31 нулевого потенциала устройства.

Входы питания оптронов 4 и 5 соединены соответственно с выходами элементов ИЛИ-НЕ 8 и 9 и через резисторы 25

23 и 25 - с шиной 32 положительного напряжения питания устройства.

Линейный вход оптрона 4 и линейный выход оптрона 5 соединены соответст.венно через резисторы 24 и 26 с шина-30 ми 33 и 34 положительного и отрицательного напряжения источника питания линии связи °

Блок 2 содержит выпрямительные ди- оды 35 - 38, защитные диоды 39 и 40, приемные оптроны 41 и 42, передающий оптрон 43, усилитель 44 и резистор 45.

Информационные выходы 46 и 47 оптронов 41 и 42 и вход 48 усилителя 44 являются выходами и входом для подклю-40 чения к информационным входам и выходу опроса ЭВИ. Выход усилителя 44 соединен с управляющим входом оптрона

43, вход питания которого через резистор 45 подключен к шине 49 положи- 45 тельного напряжения источника питания, блока 2, шина 50 которого является шинои нулевой потенциала блока 2,.

Компаратор 22 (фиг. 2) содержит группу 51 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, 50 входы которых являются входами компаратора, а выходы соединены с группой 52 последовательно включенных элементов ИЛИ, выходы которых являются

55 выходами компаратора.

Источники информации (фиг. 3) содержат аналого-цифровые прербразователи (АЦП) 53 и 54, входы 55 и 56 которых являются входами аналоговых сигналов, а выходы соединены с входами 27 устройства °

Временные диаграммы 5/ - 63 (фиг.4) соответствуют сигналам А (вход 48), С (синхронизирующий вход регистра 17), D (информация на выходах регистра

17), Ы (сигнал на выходе элемента

15 задержки), Z (информация на выходах компаратора 22), W (сигнал на входе элемента НЕ 13), У (информация на выходах регистра 19) . . Временные диаграммы 64-72 (фиг. 5) соответствуют сигналу А (вход 48), токам i O,i 1 в линии 3 связи, сигналам

ВО, Â1 на выходах 47 и 46 блока 2, сигналу С на синхронизирукщем входе регистра 17, сигналу Q на выходе младшего разряда регистра 17, сигналу W на входе элемента НЕ 13 и сигналу S на выходе элемента 15 задержки.

Сдвиговый регистр 17 работает в двух режимах. При наличии сигнала "1" (напряжения высокого уровня) на режимном входе регистр подготовлен к приему информации (кода Х) с разрядных входов 27. Прием производится по положительному фронту сигнала С синхронизации, т.е. при переходе этого сигнала из состояния "0" (напряжение низкого уровня) в состояние "1". При наличии сигнала "0" на режимном входе регистр 17 подготовлен к сдвигу информации на один разряд в направлении, показанном на фиг. 1 стрелкой. Сдвиг производится по положительным фронтам сигнала С. Освободившиеся разряды регистра заполняются произвольной ин.формацией (О или 1) в зависимости от конкретного схемного решения.

Параллельный регистр 19 принимает информацию по положительному фронту сигнала S и хранит ее до момента поступления следующего положительного фронта этого сигнала. Сдвиговый регистр 18 работает иначе, чем регистр

17. При S = 1 регистр 18 транслирует код 7 с входов на выходы. В частности, на выход младшего разряда регистра 18 поступает младший разряд кода

Z. Сигнал С при S = не влияет на состояние регистра. При переходе сигнала S из 1 а 0 код, который в данный момент транслировался через регистр, запоминается в нем. При S = 0 регистр 18 способен сдвигать информа å вниз (в направлении, указанном стрелкой) по положительным фронтам

15593 сигнала С. Существенно, что освободившиеся разряды регистра 18 заполняются единицами.

Формирователь 16 импульса вырабаты"

5 аает на выходе отрицательный (по логическому значению) импульс при поступлении на его вход положительного фронта сигнала С. Длительность отри" цательного импульса на выходе формиро- ð вателя 16 выбирается большей, чем длительность одного сеанса связи ЭВМ с источником информации (в расчете на наихудший случай).

Элемент 15 задержки предотвращает 1

"гонки", которые в его отсутствие могли бы возникнуть при совпадающих или близких по времени сигналах С и S на . входах сдвиговых регистров 17 и 18.

При поступлении первого (в сеансе связи) положительного фронта сигнала

С регистр 17 находится в режиме приема информации и лишь через некоторое время, определяемое параметрами элемента 15 задержки, регистр переключается в режим сдвига по положительным фронтам последующих сигналов С. Элемент 15 задержки, кроме того, компенсирует время установления истиннь|х сигналов на входах регистра 18.

Элементы ИЛИ-НЕ 8 и 9 и усилитель

44 выполнены по схеме с открытым коллектором (см. обозначения "+" на

Фиг. 1) .

Компаратор 22 (фиг. 1) выполняет функции сравнения кодов D u Y в со" ответствии с таблицей. Если, например, имеются отличия в старших разрядах нового D и старого Y кодов (первая строка таблицы), то независимо от со- 40 отношения битов в младших семи разрядах сравниваемых кодов (Х в таблице) на выходах компаратора формируются единичные сигналы.. Последующие строки таблицы описывают ситуации, 4> при которых имеются совпадающие биты в старших разрядах кодов D u Y. С увеличением числа совпадающих битов крайний правый 0 в коде Z (признак размыкания линии 3 связи) продвигается в сторону младших разрядов кода и в конечном счете, при полном совпадении кодов, ZO = 0 (последняя строка таблицы).

Двоичный пятираэрядный счетчик 20

"подсчитывает" число сеансов связи, начиная счет с нуля при переполнении.

Прибавление единицы к содержимому счетчика производится после оконча52

6 ния сеанса связи, при переходе сигнала S из 0 в 1. Если в счетчике зафиксирован код 11111, то срабатывает пятивходовой элемент И-НЕ 21, подключенный к его выходам.

Приемные оптроны 6,7,41 и 42 вырабатывают на своих информационных аыаоцах сигналы "0" при излучении света светодиодами этих оптронов. Если светодиод выключен,то на информационном выходе оптрона формируется сигнал

"1", Транзисторы передающих оптронов

4,5 и 43 находятся в режиме насыщения (с эквивалентным сопротивлением коллектор - эмиттер порядка 10 Ом), если соответствующий данному транзистору светодиод излучает свет и потенциал коллектора более положителен, чем потенциал эмиттера .

Источники питания i U1 и 02 предназначены соответственно для задания тока

"1" (i1) и тока "0" (i0) в линии 3 связи при передаче информации к ЭВМ.

Эти источники, по существу, представ" ляют собой один источник напряжения со средней точкой 28.

Источник напряжения U3 обеспечивает питание части схемы, непосредственно связанной с источником информации, в том числе питание выходных элементов

НЕ (инвертороа) оптронов 6 и 7. Источник 4 напряжения обеспечивает питание части схемы, связанной с ЭВМ, в частности питание выходных элементов НЕ (инверторов) оптроноа 41 и 42 °

Использование оптронов обеспечивает повышенную помехозащищенность устройства эа счет гальванической развязки линии 3 связи с источниками напряжения U3 и U4. Линия 3 связи выполняется витой парой проводов; ее длина может достигать нескольких сотен метров, Устройство работает следующим об" разом.

При опросе многих типов источников информации, например цифровых датчиков температуры, поступающие в ЭВМ коды меняются от сеанса .к сеансу связи медленно, во всяком случае, в старших разрядах. Предлагается использовать та-. кую "инерционность" входной информа" ции для уменьшения числа передаваемых а ЭВМ битов.

Устройство работает в режиме полного или сокращенного сеанса связи.

Первый характеризуется последовательной асинхронной передачей по линии 3

1559352 связи всех битов, считанных с входов

27, второй - передачей группы чладших битов, .которые претерпели изменения за время между сеансами связ и. Чтобы сообщить машине о неизменности остав5 шихся битов, устройство 1 размыкает линию 3 связи вместо передачи этих битов.

Если новый код полностью совпадает с переданным в предыдущем сеансе, то устройство 1 связи с источником информации "отказывается" от приглашения со стороны ЭВМ к очередному сеансу связи, размыкая линию; 3ВМ, в свою очередь, установив факт размыкания линии (ВО = В1 = 1), считает, что входная информация осталась прежней.

Если новый код отличается от старого только в нескольких младших разрядах, то эти разряды передаются по линии 3 связи в блок 2 и далее в ЭВИ обычным путем в виде токовых посылок (i0 и il). Группа старших разрядов, оставшихся неизменными, не .передается, так как устройство 1 размыкает линию 3, а ЭВМ, обнаружив размыкание, доопределяет значения отсутству-, ющих разрядов ранее принятыми значе" ниями.

Сеансы связи, сокращенные в большей или меньшей степени, могут следовать друг за другом. В частности, устройство 1 может постоянно "отказы- З5 ваться" от взаимодействия с ЭВИ из-за постоянства входного кода. При этом, однако, в силу разных причин ЭВМ может "забытьи предысторию (например, если напряжение питания ЭВМ временно отключалось) и не знать, чем доопределять отсутствующее слово или его часть.

Для исключения потерь предыстории в каждом 32-м сеансе связи передается полное слово, даже если оно в точности совпадает с ранее переданным ("подсчет" сеансов связи ведется счетчиком 20) . Это позволяет установить "информационный синхронизм" между ЭВМ и устройством 1. После включения напряжения питания или в других подобных .ситуациях ЭВИ проводит серию . э5 опросов источника информации. При этом гарантируется, что e . худшем случае при 32-м опросе ЭВМ получит полный код, в котором каждый бит передан в явном виде (О. или 1), без ссылок на предыдущий сеанс связи.

В исходном состоянии A = О оптрон

43 включен, в линии 3 связи протекает ток i0 или il в зависимости от значения сигнала в младшем разряде регистра 17. В момент времени о (фиг. 4) ЭВМ начинает сеанс связи выдачей сигнала А = 1. Ток в линии связи прекращается, поэтому в устройстве

1 формируется сигнал С = 1, новая входная информация запоминается в регистре 17. На выходах компаратора 22 формируется код, который проходит через регистр I8, сигнал младшего разряда регистра l8 принимает установивше" еся значение (в примере, показанном на Фиг. 1, W = 1). На фиг. 4 участки временных диаграмм, соответствующие переходным процессам, заштрихованы.

Сигнал С = 1 вызывает формирование нулевого сигнала на выходе элемента

15, по отрицательному фронту которого (момент времени t ) регистр 18 закрывается по входам и переходит в режим сдвига, а регистр 19 принимает информацию из регистра 17 (эта информация в следующем сеансе связи рассматривается как старая), В момент времени t ЭВИ формирует сигнал А = О, разрешая протекание тока в линии.3 связи.

Далее (фиг. 5) в период времени

t >-с« процесс передачи информации протекает под управлением ЭВМ, которая сигналами А = О запрашивает очередной бит и считывает ответную реак" цию устройства с выходов 47 и 48 (моменты .считывания показаны точками).

Условие ВО = О, Вl = 1 соответствует передаче "О", условие ВО = 1, Bl = О соответствует передаче "1". Условие

ВО = Вl = 1 соответствует размыканию линии 3 связи.

В примере, приведенном на фиг. 1, новый и старый коды совпадают по четырем старшим разрядам (см. строку таблицы, помеченную знаком " "), а в третьих разрядах имеются отличия. В результате в регистр 18 заносится код

0001111, который в дальнейшем, по мере сдвига полезной информации в регистре 17, также сдвигается вниз. После передачи в ЭВМ младших разрядов кода X производится очередной сдвиг информации в регистрах 17 и 18, в результате в младший разряд регистра 18 попадает "О", размыкающий линию 3

15593 связи (момент времени t ) . Сеанс связи при этом заканчивается досрочно, без передачи оставшихся четырех битов кода Х (предполагается, что в счетчике 20 присутствует код, отлл.,ный от кода 11111, который препятствовал бы досрочному окончанию сеанса связи). ЗВИ "узнает" о размыкании линии 3 связи в момент времени t ö, обнаружив выполнение условия ВО = В1

= 1. В момент. времени t óñòðîéñòâî готово к следующему сеансу связи.

После проведения некоторого сеанса связи срабатывает элемент И-HE 21, сигнал "0" с его выхода поступает на вход элемента И 11 и запрещает размыкание линии связи нулевым сигналом младшего разряда регистра 18, если он будет сформирован. Таким образом, 20 по крайней мере каждый 32-й сеанс связи отказывается полным, выполняемым без прерывания тока устройством 1.

В исходном состоянии в регистрах

17 - 19 и счетчике 20 записана произвольная информация. Установление правильного начального состояния системы, как отмечалось, производится при выполнении не более 32 циклов чтения кода Х. Так как в установившемся режи- 30 ме число следующих друг за другом сокращенных сеансов связи не может превышать 31, ЭВИ способна обнаруживать ошибки, связанные с нарушением этого условия, На фиг. 3 показан пример подключе35 ния двух независимых источников информации к устройству. Аналоговые сигналы Е1 и Е2 от двух температурных датчиков с помощью аналого-цифровых пре40 образователей 53 и 54 преобразуются в коды х 7, х 6,...,x 0 и х" 7,х"6,..., x""0 (х 7 и х 7 - старшие разряды), причем последний "вкладывается" в первый, в Результате образуется код Х = 45 торый подается на входы 27 регистра

17, разрядность которого в данном примере увеличена до 16. В полученном результирующем коде медленно меняющие- 50 ся (старшие) разряды обоих кодов сведены в единую группу, относительно стабильную во времени, что позволяет эффективно использовать сокращенные сеансы связи.

Формула изобретения

Устройство для подключения источника информации к двухпроводной линии

52 10 связи, содержащее первый и второй пе,-. редающие оптроны, первый, второй приемные оптроны, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, первый элемент И, пер" вый элемент НЕ, элемент-задержки, формирователь импульса и первый сдвиговый регистр, группа разрядных входов которого является группой входов устройства для подключения к группе информационных выходов источника информации, линейный выход первого приемного оптрона, объединенный с линейным входом второго приемного оптрона, и шиив нулевого потенциала источника питания линии связи являются входамивыходами устройства для подключения к первой и второй информационным проводам двухпроводной линии связи, линейный выход первого передающего оптрона соединен с линеиным входом первого приемного оптрона, линейный выход второго приемного оптрона соединен с линейным входом второго передающего оптрона, управляющий вход которого соединен с управляющим входом первого передающего оптрона и с шиной нулевого потенциала устройства, входы Ъитания первого и второго передающих оптронов соединены соответственно с выходами первого и второго элементов

ИЛИ-НЕ, информационные выходы первого и второго приемных оптронов соединены с входами первого элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации первого сдвигового регистра и с входом формирователя импульса, выход которого соединен с входом >элемента задержки, выход которого соединен с входом режима первого сдвигового регистра, выход младшего разряда первого сдвигового регистра соединен с первым входом первого элемента ИЛИ-НЕ и с входом первого элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом второго элемента ИЛИ-НЕ, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в устройство введены второй сдвиговый регистр, компаратор, параллельный регистр, счетчик, второй и третий элементы НЕ, второй элемент

И и элемент И-HE причем группа выходов первого сдвигового регистра соединена с группой разрядных входов параллельного регистра и с первой группой входов компаратора, вторая группа входов которого соединена с группой выходов параллельного регистра, группа выходов компаратора соединена с груп11 1ЯЯ 2 12 пой разрядных входов второго сдвиго- хронизации параллельного регистра и вого регистра, выход младшего разряда с вторым входом второго элемента И, которого соединен с входом второго вход синхронизации второго сдвигового элемента НЕ, выход которого соединен

5 регистра соединен с выходом первого

r с первым входом второго элемента И, элемента И, вход синхронизации второ-выход которого соединен с вторыми вхо- го сдвигового регистра соединен с выдами первого и второго элементов ИЛИ- ходом первого элемента И, группа выхоНЕ, выход элемента задержки соединен дов счетчика соединена с группой вхос входом режима второго сдвигового.ре- 10 дов элемента И-НЕ, выход которого .соегистра, с входом синхронизации счет- динен с третьим входом второго элеменчика и с входом третьего элемента НЕ, та И. выход которого соединен с входом синВыходной код Е

Соотношение битов в кода D u Y

У б 5 4 3 2 0 6,g ч 3 2 О

У7

У7

У7

У7

У7

У7

У7

У7

У7

Х Х Х Х

Уб Х Х Х

Уб У5 Х Х

Уб У5 У4 Х

Уб У5 У4 УЗ

Уб У5 У4 УЗ

Уб У5 У4 УЗ

Уб У5 У4 У3

Уб У5 У4 УЗ

Х

Х

Х

Х

Х

У2

У2

У2

У2

Х Х

Х Х

Х Х

Х Х

Х Х

Х Х

У! Х

Y1 YO

У1 . YO

1 1

О

О 0

О 0

О О

0 0

О О

О О

1 1

1 1

1 1

0 1

0 0

О 0

О 0

0 О

1 1

1 1 1

1

1 1 1%

0 1 1

0 О

О О О

Х

27 кО

Фиг.5

1559352 бО б1 (pter tz ty ti ts ty т te tu te а

l 1 (1 1 1 I (Редактор С ° Пекарь

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Заказ 838

ВНИИПИ Государственного

113035, Составитель В. Вертлиб

Техред N.Ходанич Корректор О. Ципле ю.у4

Тираж 561 Подписное комитета по изобретениям и открытиям при КНТ СССР

Москва, .Ж-35, Раушская наб., д. 4/5