Устройство для ввода-вывода аналоговой информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления аналоговыми объектами для ввода в ЦВМ аналоговой информации и для вывода управляющих воздействий, сформированных при обработке данных и позволяет повысить оперативность устройства при повышении точности ввода-вывода. Устройство содержит мультиплексор 1, демультиплексор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, цифроаналоговый преобразователь 4, регистры 5, 6 и 7, селектор 8 адреса, шину 9 адрес/данные, контроллер 10 прерывания, контроллер 11 прямого доступа к памяти, блок 12 управления, регистр 13, регистр 14 режима, ключи 15,16 и 17, шину 18 управления, функционально соединенные между собой. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и расширение области применения за счет организации режима вычисления погрешности преобразования. Процессор ЭВМ после обращения к памяти за очередной командой занимается ее расшифровкой и анализом и в этом промежутке контроллер 11 может осуществить операцию ввода (в регистр 13) или вывода (из регистра 5) данных. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

союэ советсних

СОЦИАЛИСТИ ЕСНИК

РЕСПУБЛИН

А1

Ä,SUÄ, I 6157 (51)5 С Об Р 3/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ вЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2 I) 4643493/24-24 (22) 27 ° 01.89 (46) 23.12,90, Бюл, 11 47 (72) С, В, Смирнов (5 3) . 6 81, 32 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

IP 1386986, кл, С 06 F 3/05, !986.

Авторское свидетельство СССР

У 1300454, кл, G 06 F 3/05, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА-В11ВОДА

АНАЛОГОВОЙ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к автома.: тике и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления аналоговыми объектами для ввода в ЦВМ аналоговой информации и для вывода управлякщих воздействий, сформированных при обработке данных и позволяет повысить оперативность устройства при повьппении точности ввода-вкуса, Устройство содержит

2 мультиплексор 1, демультиплексор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, цифроаналоговый преобразователь 4, регистры 5, 6 и 7, селектор 8 адреса, шину 9 адрес/данные контроллер 10 прерыв ания, контроллер l 1 прямого доступа к памяти, блок 12 управления, регистр 13, регистр 14 режима, ключи 15, 16 и 17, шину 18 управления, функционально соединенные между собой . Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и расширение области применения за счет организации ре>;има вычисления погрешности преобразования, Процессор

ЭВМ после обращения к памяти эа очередной командой занимается ее расшиф" ровкой и анализом, и в этом промежутке контроллер ll может осуществить операцию ввода (в регистр 13) или вывода (из регистра 5) данных. 1 s.n. ф-лы, 2 ил, 1615701

Изобретение относится к автомати= ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах управления аналоговыми объектами для ввода в ЦВМ аналоговой информации и для вы5 вода управлякщих воздействий, сформированных при обработке данных.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства и расширение области применения за счет организации режима вычисления погреш,ности преобразования.

На фиг.l представлена блок-схема устройства; на фиг.2 - схема блока управлени», Устройство для ввода-вывода аналоговой информации содержит (фиг.l) мультиплексор 1, демультиплексор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, цифроаналоговый преобразователь 4, первый, второй и третий регистры 5

7, селектор 8 адреса, шину 9 адрес/

/данные, контроллер 10 прерывания ! (КПр), контроллер ll прямого доступа к памяти (КПДП), блок 12 управления, ! четвертый и пятый регистры 13 и 14 ! ф ключи 15 -. 17 и шину 18 управления, Блок 12 управления (фиг,2) содержит первый элемент И 19, RS-триггер

20, второй элемент И 21, первый эле мент ИЛИ 22, третий, четвертый и пятый элементы И 23 - 25, элемент HE

: 26, элемент 27 задержки и второй элемент ИЛИ 28, !

Устройство работает следующим об, разом, Коммутация входных аналоговых сиг, налов U>z, осуществляется мультиплексором l.в соответствии с кодом регистра 13, После преобразования

40 аналогового сигнала в цифровой код аналого=цифровым преобразователем 3 информация через регистр 5 поступает на шину адрес/данные ЦВМ, Запись ко-i да в регистр 13, т,е, выбор необходи45 мого входного канала и считывание соответствующих ему данных преобразования с регистра 5, осуществляется в режиме прямого доступа к памяти (ПДП)

ЦВМ, т,е, ввод аналоговой информации в ЦВМ осуществляется без участия центрального процессора, что дает возможность параллельно с вводом осуществлять обработку поступающей информации и на основании результатов обработки вырабатывать управляющие сигналы, Вывод упр авляющих сигналов

U „,„; на объект управления осуществляется записью соответствующей цифровой информации в регистр б с последующим ее преобразованием цифроаналоговым преобразователем 4 в аналоговый сигнал, Выбор необходимого канала управления осуществляется демультиплексором в соответствии с кодом регистра 7, Запись информации в регистры 6 и 7 осуществляется в адресном режиме, Перед началом обмена устройства с объектом управления во внутренние регистра КПДП 11 и КПр 10 по сигналам селектора адреса ВК4 и ВКЗ соответственно записывается предварительная информация, Данные регистров КПДП 11 определяют последовательность опроса входных каналов и длительность цикла ввода (число обращений к входным канала). Данные регистров КПр 10 определяют адрес вектора прерывания, по которому после окончания цикла ввода центральный процессор переходит на подпрограмму оценки точности вводавывода, Для обеспечения режима ввода.-вывода по сигналу ВК2 селектора адреса в регистр режима записывается код 001, при котором обеспечиваются прохождение сигнала Запись регистра"

КПДП на регистр 13, замыкание ключей

15 и 16 и размыкание ключа 17.

По окончании очередного аналого цифрового преобразования входного сигнала U, на выходе АЦП 3 сиги л

"Конец преобразования" переходит в состояние "Лог,l", указывая тем самым, что данные преобразования готнвы. По положительному перепаду данного сигнала цифровой код с АЦП 3 записывается в регистр 5, Появление

"JIor,0" на выходе "Запись выполнена регистра 5 свидетельствует о том, что информация записана в регистр. Данный сигнал поступает на S-вход ЕБ-триггера 20, устанавливая его в состояние

"Лог.l", тем самым переводя КПДП в режим записи данных из регистра 5 в системную память, Этот же сигнал через элемент И 19 поступает на вход

"Запрос ПДП" контроллера 10. С этого момента начинается цикл прямого доступа к памяти ЦВМ, Контроллер орга-; низует запрос на ПДП, после получения разрешения на ПДП организует выдачу адреса на шину адрес/данные. Затем

КПДП 11 выдает сигнал "Чтение регистра", поступающий на вход Чтение регистра 5, Появление "Лог,О" на вы5 161570 ходе "Чтение выполнено" регистра 5 свидетельствует о том, что информация считана с регистра, Данный сигнал через элемент И 21 поступает на вход

"Ответ регистра" КПДП 11, завершая цикл ПДП. Обмен информацией между устройством ввода-вывода и памятью ЦВМ в режиме ГЩП осуществляется в соответ" ствии с ГОСТ, Адрес ячейки памяти, в которую будет записана информация регистра 5, определяется текущим значением внутреннего регистра адреса КПДП 11, Сигнал "Чтение выполнено" регистра 5 через элемент 27 за15 держки поступает на R-вход RS-триггера 20, устанавливая его в.состояние

"Лог,О", тем самым переводя КГЩП 11 в режим считывания данных из систеггной памяти. Этот же сигнал через эле- 2р мент И 19 поступает на вход "ЗапросПДП" КПДП l l. С этого момента начи-. нается новый цикл ПДП. Задержка сигнала "Чтение выполнено" регистра 5 на элементе 27 необходима для завер- 25 шения предыдущего цикла ПДП. В новом цикле по сиги алу "Запись реги стр а"

КПДП 11 осуществляется запись в регистр 13 кода номера следующего канала мультиплексора. По сигналу "Запись выполнена" регистра 13, поступающему

: через элемент И 23, осуществляется, очередной запуск АЦП 3 ° По этому же сигналу завершается цикл ПДП, По окончании аналого-цифрового преобра35 зования инициируется новый цикл ввода данных преобразования в IJBM, Таким образом, ввод аналоговой информации в ЦВМ от объекта управления осуществляется под управлением КПДП 40

11 без участия центрального процессора, Одновременно с вводом данных устройство позволяет осуществлять вывод аналоговой информации, Запись кода 45 номера канала демультиплексора в регистр 7 осуществляется по сигналу

ВК1 селектора адреса, Цифровое значение управляющего сигнала записывает. ся в регистр 6 по сигналу ВК5 селек- 50 тора адреса, поступающему через элемент ИЛИ 22 на вход "Запись" регистра 6, При этом сигнал "Запись выполнена" данного регистра через элемент

ИЛИ 28 не проходит и на выходе элемента сохраняется высокий уровень напряжения, Информация регистра 6 пре-" г образуется на ЦАП 4 в аналоговый сигнал UgI,ц,, который через открытый канап демультиплексора поступает на . объект управления.

Таким образом, высвобождение центрального процессора от ввода информации в ЦВМ позволяет осуществлять под его управлением вывод из ЦВМ управляющих сигналов. При этом оба цикла совмещены Во врег ени, что повышает оперативность устройства, Посг.e того, как завершен заданный цикл ввода информации, длительность которого задается внутренним регистром КПДП 11, на выходе "Прерывание"

КПДП 11 формируется сигнал, поступающий на вход "Требование прерывания"

КПр, По этому сигналу КПр !О выдает на шину управления сигнал требования прерывания, После предоставления прерывания центральным процессором КПр

10 выдает на шину адрес/данные адрес вектора прерывания., по которому центральньгй процессор переходит на подпрограмму оценки точности ввода-вывода, В адресном режиме в регистр режима по ВК2 селектора адреса записывает" ся код 110 при котором обеспечивают" ся прохождение сигнала "Запись регист ра" КПДП.11 на регистр 6, замыкание ключа 17 и размыкание ключей 15 и 16.

При этом выход ЦАП подключается к входу АЦП 3. Последовательно подавая эталонные коды, хранящиеся в. системной памяти, на ЦАП 4, преобразуя выходное напряжение ЦАП 4 аналогоцифровым преобразователем и сравниf вая эталонные коды с полученными зна-. чениями, вычисляют погрешность преоб . разования. В предложенном устройстве можно задать такой набор кодов, с помощью которого можно оценить всю характеристику квантования аналого-цифрового преобразователя.

Начальный адрес области системной памяти, в которой хранится последовательность эталонных кодов, содержится во внутреннем регистре адреса .

КПДП 11, записываемый в него по BI<4 селектора адреса. Требуемое количест-. во эталонных воздействий также определяется внутренним регистром КПДП

11, Запись эталонного кода в регистр 6 и считывание данных преобразования с регистра 5 осуществляготся в режиме

ПДП. Ввод в ЦВМ данных преобразования в режиме оценки точности аналогичен вводу в режиме ввода-вывода данных объекта управлеггг:ч. Отличием являет- .

1615701 с!я то, что запуск ALlII 3 осуществляет«ся по сигналу "Запись выполнена" регистра 6, поступающему на АЦП 3 через

1лементы ИЛИ 28 и- И 23.

По окончании цикла оценки точноси ввода-вывода сигналом "Прерывание"

ПДП 11 инициируется контроллер 10 рерывания, который в режиме прерыания выдает на шину адрес/данные ад- 10 ес вектора прерывания, предваритель- о записанный в КПр 10, по которому ентральный процессор выходит из под-, рограммы и начинает новый цикл ввоа-.вывода аналоговой информации, Таким образом, возможность зада= ия широкого диапазона эталонных воз-. ействий на устройство ввода-вывода озволяет оценить точностные характе" истики узлов устройства, вычислить .. огрешности преобразования и учесть х при обработке данных, тем самым величить точность ввода-вывода, роме этого, применение режима ПДП в икле оценки точности ввода-вывода,: 25 озволяет существенно сократить врецикла, так как выполнение операЦий обмена, в режиме ПДП в 2»3 раза меньше, чем выполнение адресных коМанд по программе. 30

Формула изобретения

1. Устройство для ввода-вывода ,аналоговой информации, содержащее ! мультиплексор, аналого-цифровой пре-! образователь, первый, второй и третий,,регистры, селектор адреса, цифроаналоговый преобразователь, демультиплек=, информационные ab!xoppi и выход 40 конца преобразования аналого-цифрово-, го преобразователя соединены с информационными входами и входом записи первого регистра, информационные вхо- ды цифроаналогового преобразователя соединены с информационными выходами второго регистра, информационные выходы первого регистра, информацион- ные входы второго и третьего регист" ров и адресные входы селектора адре-, 50 са подключены к шине адрес/данные для подключения к ЭВМ, первый выход селектора адреса соединен с входом, записи третьего регистра, выходы ко торого соединены с управляющими вхо-. дами демультиплексора, выходы ко55 ! торого являются информационными выходами устройства, информационные входы мультиплексора являются информационными входами устройства, о т- . л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и расширения области применения эа счет организации режима вычисления погрешности преобразования, в устройство введены контроллер прерывания, контроллер прямого доступа к памяти, блок управления, четвертый и пятый регистры, три ключа, информационные входы четвертого и пятого регистров, первые входы-выходы контроллера прерывания и контроллера прямого доступа к памяти подключены к шине адрес/данные для подключения к

ЭВИ, вторые входы-выходы контроллера прерывания и контроллера прямого доступа к памяти и входы-выходы селек- . тора адреса подключены к шине управ-, ления для подключения к ЭВМ, второй, третий, четвертый и пятый выходы селектора адреса подключены соответст-( венно к входу записи пятого регистра, входам выборки контроллера прерывания и контроллера прямого доступа к памяти и первому входу обращения блока управления, выход разрешения прерывания, выходы чтения и записи контроллера прямого доступа к памяти соединены соответственно с входом требования прерывания контроллера прерывания, входом чтения первого регистра и первым входом записи блока управления, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы которого соединены соответственно с входами запроса записи/чтения, управляющим входом контроллера прямого доступа к памяти, входом записи второго регистра, вхо» дом запуска аналого-цифрового преобразователя и входом записи четвертого регистра, управляющий выход которого соединен с вторым входом записи блока управления, первый и второй управляющие выходы первого регистра соединены с входом чтения и третьим входом записи блока управления, первый выход пятого регистра соединен с вторым входом обращения блока управления, управляющий выход второго регистра соединен с четвертым входом записи блока управления, второй выход пятого регистра подключен к,входам управления первого и второго ключей, а третий выход - к входу управления третьего ключа, информационные выхо- . ды четвертого регистра соединены с адресными входами мультиплексора, 10

1615701

Контроллер А1Р

"ВФ5

3апрог. 3п)сч ЬпВУе яч. Ре

Е рее.

JI3

Рее.

Az13 ЦР Рег.6

Составитель И,Карнова

Техред М.Ходанич

Корректор Т,Колб

Редактор О,Юрковецкая

Заказ 3987

Тираж 57 1

Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, 11осква, Ж-35., Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгоро;., ул ° Гагарина, 101 выход которого соединен с информационным входом первого ключа, выход цифроаналогового преобразователя сое-динен с информационными входами вто-, рого и третьего ключей, выход второго

5 ключа соединен с информационным входом демультиплексора, выход третьего ключа объединен с выходом первого ключа и подключен к информационному

: входу аналого-цифрового преобразова-" теля.

2 ° Устройство по п,1, о т л и ч а"ю щ е е с я тем, что блок управле." ния содержит пять элементов И, два элемента ИЛИ, триггер, элемент за= держки, элемент НЕ, первый вход первого элемента И и вход установки в и и

1 триггера являются третьим входом записи блока, выход элемента задержки 20 соединен с вторым входом первого элемента И и входом установки в "0" триггера, выход которого является вторым выходом блока, а выход первого элемента И является первым выходом бло- 25 ка, вход элемента задержки и первый вход второго элемента И являются вхо= дом чтения блока, выход второго эле-. мента И является третьим выходом бло- ка, второй вход второго элемента И и первый вход третьего элемента И являются вторым входом записи блока, выход третьего элемента И является пятым выходом блока, первые входы четвертого и пятого элементов И являются первым входом записи блока, второй вход пятого элемента И и вход элемента НЕ являются вторым входом обращения блока, выход пятого элемента И соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого является четвертым выходом блока,.а второй вход является первым входом обращения блока, выход элемента НГ соединен с вторым входом четвертого элемента И и первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента И и третьим входом второго элемента И, второй вход второго элемента ИЛИ и выход четвертоro элемента И являются соответст= венно четвертым входом записи и шестым выходом блока,