Адаптивное устройство для передачи информации

 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для сокращения избыточности передаваемой информации и согласования ее с каналом связи. Целью изобретения является повышение достоверности передаваемой информации за счет введения средств управления частотой опроса датчиков, С этой целью в известное устройство, содержащее блок еравнения блоки оперативной и буферной памяти, элементы задержки, элементы И, ИЛИ, введены блок управ-- ления частотой опроса датчиков, элемент И, реверсивный счетчик, позволяющие в зависимости от уровня заполнения буферной памяти изменять частоту опроса датчиков. Кроме того, исключаются переполнение блока буферной памяти и потеря существенных отсчетов Изобретение может быть использовано в системах сбора и обработки информации , системах управления, автоматизированных системах научного эксперимента , для систем биологической саморегуляции. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл. § л

„.SU„„1735

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ О

РЕСПУБЛИК

yg)g G 08 С 19/28

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

° ПРИ CHHT СССР

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4752973/24 (22} 23,10.89 (46) 23.05.92. Бюл. М 19 (71) Филиал "Восход" Московского авиационного института им. Серго

Орджоникидзе (72) С.Л. Беляков и М.Л. Белякова .(53) 621.398 (088.8) (56) Переверткин С.М. Бортовая телеметрическая аппаратура космических летательных аппаратов. -. М,: Машиностроение, 1977, 208 с.

Авторское свидетельство .СССР

М 696520, 05.11.79. (54) АДАПТИВНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ (57) Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для сокращения избыточности передаваемой информации и сог" ласования ее с каналом связи. Целью

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и предназначено для сбора и передачи информации от датчиков в цифровом виде.

Известны устройства для передачи информации, обеспечивающие последовательный опрос датчиков информации и передачу ее в канал связи. Недостатком таких устройств является значительная избыточность передаваемой информации. Это снижает ее достоверность, приводит к нерациональному. использованию всех средств переда данных.

2 изобретения является повышение достоверности передаваемой информации эа счет введения средств управления частотой опроса датчиков. C этой целью в известное устройство, содержащее блок сравнения блоки оперативной и буферной памятй, элементы задержки, элементы И, ИЛИ, введены блок управ-. ления частотой опроса датчиков, элемент И, реверсивный счетчик, позволяющие в зависимости от уровня заполнения буФерной памяти изменять частоту опроса датчиков. Кроме того, исключаются переполнение блока буферной памяти и потеря существенных отсчетов

Изобретение может быть использовано в системах сбора и обработки информации, системах управления, автоматизированных системах научного эксперимента, для систем биологической саморегуляции. 1 з.п. Ф-лы, 3 ил., I табл. ! ф @йв

Наиболее блиэкии к предлагаемому является по технической сущности устройство, содержащее регистр теку— щей выборки, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, блок оперативной памяти, счетчик записи, вход которого соединен с входом первого элемента задержки, блок буферной памяти, счетчик считывания, второй элемент задержки, элементы И, ИЛИ, Данное устройство, обеспечивает выделение существенных отсчетов из входного потока данных и согласование полученного потока с интенсиввременная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит вход 1 для н подачи отсчетов сигналов от датчиков преобразованных в цифровую форму внешним АЦП, регистр 2 текущей выборки, выход которого связан с входом блока 3 сравнения,.информационным входом блока 4 оперативной памя-. ти и информационным входом блока 56уфернойпамяти.Кром того, кинформационному входу блока 5 подключены выход Т-триггера 6, вход которого свя15 зан с выходом 7 переполнения счетчика Я адреса, информационный выход 9 . блока 8 и выход 10 блока 11 управления частотой опроса датчиков. Выход блока 4 связан с входом регистра

12 памяти, выход которого соединен с вторым входом блока 3, а вход уп" ,равления - с синхровходом 13 устройства и входом управления блока 2. Через элемент 14 задержки вход 13 соединяется с первыми входами элементов

И 15 и 16, с входом блока 8. Вторые входы элементов 15 и 16 связаны с входом элемента И 17, .первый вход ко" торого соединен с выходом 18 блока

11, второй " с выходом элемента ИЛИ

19. Первый вход последнего соединен с выходом блока 3 и через инвертор

20 с первым входом элемента И 21, второй вход которого соединен с выходом 7 блока 8, третий вход - с ин- .

З5 версным выходом 22 К$-триггера 23, а выход - с вторым входом блока 19..

S-вход 24 блока соединен с выходом блока 3, R-вход 25 - с входом 26 считывания устройства. Выход 7 блока

gp 8 соединен с входом 27 блока 11, вход

28 которого соединен с информационным выходом реверсивного счетчика 29, инкрементный вход 30 которого под" ключен к выходу элемента 16 и через

3 1735884 ностью считывания информации в канал связи. Недостатком данного устройства является то, что, возможно переполнение буферной памяти при активном изменении входных сигналов и не

Формируется информация для восстановления расположения отсчетов во време ни. Все это в совокупности приводит к тому, что достоверность передаваемой информации невысока, восстановить исходные, сигналы удается весьма приближенно.

Целью изобретения является повышение достоверности передаваемой инФормации.

Указанная цель достигается тем, что в известное устройство вводятся блоки и связи, позволяющие в зависимости от уровня заполнения блока буферной памяти регулировать частоту опроса входных датчиков и формировать временную информацию от отсчетах, исключая переполнение блока буферной памяти, а именно: блок управления частотой опроса датчиков, на вход которого подается информация вб уровне заполнения буферной памяти, а на выходах Формируются сигнал управления приемом данных от датчиков и код коэффициента увеличения периода опроса датчиков,Т-триггер, изменяющий свое состояние перед каждым циклом опроса датчиков, соединен- ный своим выходом с информационным входом блока буФерной памяти, что позволяет каждое слово буферной памяти однозначно отнести к одному из последовательных циклов опроса, счетчик адресов датчиков, формирующий сигналы начала циклов опроса, а также адресную информацию для блока буФерной памяти, RS-триггер, инвертор, элементы задержки, И, ИЛИ соответствующими связями обеспечивают принудительную запись последнего счетчи- 45 ка, если за цикл опроса существенных отсчетов не оказалось, реверсивный счетчик, формирующий данные об уровне заполнения буферной памяти и сигнал управления считыванием инфор- SO мации из нее в канал связи,. коммутатор, инвертор, элементы задержки, элеиенты И, обеспечивают необходимую логику работы устройства в целом.

На фиг.1.представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 -, блок"схема возможной реализации блока управления частотой; на фиг.3элемент 31 задержки к управляющему входу блока 5. Декрементный вход 32 блока 29 соединен с входом 26, входом счетчика 33 считывания. Выход 34 переполнения блока 29 является выходом. разрешения считывания устройства.Вход управления коммутатора 35 соединен с выходом элемента 16 и входом счетчика 36 записи, выход которого связан с первым информационным входом коммутатора 35, а выход счетчика 33 - с вторым информационным входом коммута- ° тора 35. Выход блока 5 является выходом устройства, I

31 36 35

<> aX(t 4 ° t+ ) Ф 14 °

+tп + t3! °

5

173588

Блок управления частотой на фиг,2 содержит кодер 37, вход которого является входом 28 блока 11, и связан с информационным входом 38 вычи5 тающего счетчика 39, Управляющий вход

40 является выходом элемента И 41, первый вход которого связан с входом 27 блока 11 и через инвертор 42 с первым входом элемента И 43, второй вход которого связан с входом

27, а выход - со счетным входом -блока 39. Выход 44 заема счетчика 39 . соединен с входом инвертора 42 и выходом 18 блока 11, Вход 38 через ре" гистр 45 памяти связан с выходом 10 блока 11; Управляющий вход блока 45 соединен с выходом элемента 43.

Устройство работает следующим об разом. 20

В исходном состоянии блоки 2,4, 5i12,23,293336,39 установлены в нуль, счетчик 8 содержит единицу, состояние Т-триггера 6 не определено, на выходе блока 3 - нуль, на управляющих входах блоков 4 и 5 - уровни нуля, соответствующие операции чтения. На выходе 18 - единица, на выходе 7 .- нуль, на выходе 34 - единица . При подаче первого отсчета, сопровождаемого синхроимпульсом на входе 13 (фиг.3), он запоминается в регистре 2. Одновременно.в регистр

12 записывается содержимое блока 4 с адресом "1". Элемент 14 задержки обеспечивает блокировку разрешения 35 записи в блоках 4 и 5. Это наобходимо для правильной работы устройства, в противном случае для промежуточного отсчета могла бы выполниться запись по сигналу существенности пре- 40 дыдущего отсчета. Если обозначить через t задержку i-м блоке, то

t14> t 2 t3 ЕЪ 21 1

Если отсчет существенный, то на выходе блока З-единица, которая устанавливает RS-триггер 23 в единицу, и если запись разрешена блоком 11 (на входе 18 единица), формируются единичные сигналы записи на входах элементов 16 и 15. Если отсчет несущественный, на выходе блока 3 " нуль, но сигнал записи все же может быть сформулирован по второму входу блока 19. Это имеет место в случае, когда за весь цикл опроса не было

I "..

6 существенных отсчетов (в блоке 23 нуль), последний отсчет не существенен и в блоке 8 адрес посл диего датчика (на выходе 7 - единица). В этом случае несущественный отсчет принудительно записывается в память как существенный, чтобы не потерять информацию о времени расположения отсчетов последовательных циклов опроса. Запись существенного отсчета в блок 5 осуществляется увеличением счетчика 36 на единицу, настройкой блока 35 и выдачей сигнала записи с задержкой, определяемой элементом 71, Ее величина

По окончании импульса (по заднему фронту) на входе 13 переключается блок 8. /длительность этого импульса

Таким образом подготавливается адрес следующего датчика.

Вр емен ной интер вал и ежду импул ь сами (Дс) должен позволять сформировать, записать результаты, выполнить чтение из блока 4 и изменить в конце цикла состояние Т-триггера 6.

Поскольку реально t ((е4, то

ilo окончании цикла опро" à блок 8 содержит "1", триггер 6 установлен в инверсное состояние относительно предыдущего цикла. блок 11 управления частотой ра" ботает следующим образом, Кодер 37 преобразует код из блока 29, равный числу занятых ячеек в блоке 5, в начальное состояние счетчика 39. Кодер 37 может быть реализован либо в виде схемы из логических элементов, либо в виде ПЗУ, ПЛИ.

Код на выходе кодера 37 - число циклов опроса датчиков, в течение которых запрещена запись в блоках 4 и 5, Этот код по выходу 10 записывается в блок 5. Сигнал на выходе 44 равен единице при нулевом состоянии счетчика 39 и является разрешающим (выход

18). Запись код с входом 38 возможна при нулевом состоянии счетчика 39 и выполняется только в конце цикла опроса сигналом с входа 27. Этим же сигналом инициируется вычитание еди0 4 67 з4 х

17 ницы в счетчике 39. Крличество "про1 пущенных" циклов заносится в блок 5 с каждым существенным отсчетом нового цикла опроса. Запись в блоках 39 и

45 выполняется по заднему Фронту сигнала на входе 27. функцией кодера является Формирование числа циклов опроса, которые нужно выполнить без записи в блоки

4 и 5 (этим и снижается частота on-. роса), в зависимости от числа занятых ячеек блока 5 (Фиксируется блоком 28). Заранее можно вычислить, I при каком -числе занятых ячеек блока

5 во сколько раз следует снизить частоту опроса, чтобы избежать потери отсчетов. По результатам строятся логические функции.

Пример. Пусть емкость блока 5 равна 64. Задано, что при числе данных более 15, но менее 31, необходи мо пропускать один цикл опроса, при числе данных более 31 - два цикла.

Обозначив через х, х, х, х, х, .х разряды входа 28, а через z, 24 разряды выхода, можно получить, что

Например, для числа занятых ячеек 3 (х х = х4 х = О, х = х 1) zo = z = О, т.е циклы onроса не пропускаются. При числе занятых ячеек 3О (х = xo О, х, х = х> g4= 1) z 1, z = О, те,. пропускается один цикл опроса.

Таблицу истинности кода на входе и выходе блока 37 можно изобразить следующей таблицей (в ней приведены деся тичные эквиваленты двоичных кодов).

По окончании цикла опроса датчиков осуществляется считывание инФормации во внешние средства передачи данных. Для этого на вход 26 подается импульсы считывания иэ блока

5 (например, внешним генератором импульсов), который настроен на считывание нулевым уровнем с выхода эле"е мента 31. Считывание возможно при нулевом уров1 е на выход 34, единичный

: уровень указывает на опустошение бло" ка 5. Этот сигнал должен использоваться внешней аппаратурой для согласования работы предлагаемым устройстаом. С учетом числа считанных слов, 35884

8 счетчик 29 формирует число занятых ячеек в блоке 5..

Повышение достоверности передачи информации поясняется следующим образом. Путем регулирования частоты опроса возможно полностью исключить потери существенных отсчетов из-за переполнения блока 5. Действительно"

1 если число отсчетов,, поступающих в секунду в блок 5, равно числу выводимых в секунду отсчетов в канал связи по его выходу, переполнение невозможно. Первую величину можно on1> ределить либо путем эксперимента, либо ориентируясь на число входных, датчиков, умноженное на частоту опроса. Вторая. величина обычно известна.

Таким образом, для каждого отсчета известны его временное расположение и величина амплитуды. Зная амплитудно-частотные характеристики датчиков, легко вычислить погрешность восстановления сигнала. В известном устройстве допускается переполнение блока

5 без фиксации какой-либо информации положения существенных отсчетов.

Это дает возможность весьма приблизительно судить о погрешностях пере"

° даваемой информации иэ-за 1, потерян«О ных" отсчетов. В известном устрой" стве не фиксируется информация о . расположении отсчетов на оси времени, Предлагаемое устройство обеспечивает такую информацию . отсчеты соседних

« циклов имеют инверсное значение триггера 6. Зная время цикла опроса и цикла считывания, можно. рассчитать временные метки отсчетов. Кроме то" го, обеспечивается принудительное

gO Формирование существенного отсчета при отсутствии такового фактически на протяжении. всего цикла опроса датчи- . ков. Это необходимо для последующего восстановления временных меток, т.е. .обеспечивает необходимую достоверность передачи информации.

Формула изобретения р 1. Адаптивное устройство для передачи информации, содержащее регистр ;екущей выборки, первый вход . которого является .первым входом устройства, выход соединен с первым вхо- дом блока сравнения, блок оперативной памяти, счетчик записи, вход которого объединен с входом первого элемента задержки, блок буферной памяти, управляющий вход которого

9 173 соединен с выходом первого элемента задержки, счетчик считывания, второй элемент аадержки, первый элемент И, выход которого соединен с управляющии " входом блока оперативной памяти, второй, третий и четвертый элементы И, выход третьего элемента И подключен к первому входу элемента ИЛИ, о тй и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности передаваемой информации, в него введены счетчик адреса, регистр памяти, инвертор, T- u RS-триггеры, коммутатор, реверсивный счетчик и блок уп равления частотой опроса датчиков, объединенные второй вход регистра текущей выборки, вход второго элемента задержки и первый вход регистра па мяти являются вторым входом устройства, выход второго элемента задерж. ки подключен к входу счетчика адреса .и первым входам первого и второго элементов И, первый выход счетчика адреса соединен с адресным входом блока оперативной памяти и первым информационным входом блока буферной памяти, второй выход подключен к первым входам третьего элемента И и блока управления частотой опроса датчиков и входу -Т-триггера, информационный вход блока оперативной памяти и второй информационный вход, блока бу« ферной памяти подключены к выходу ре- гистра текущей. выборки, выход Т"триггера соединен с третьим информационнным входом блока буферной памяти, адресный вход которого соединен с выходом коммутатора, первый и второй входы которого подключены к выходам счетчика записи и счетчика считывания соответственно, третий вход коммутатора подключен к выходу второго элемента И, вторые входы первого и второго элементов И подключены к выходу четвертого элемента И, выход блока оперативной памяти соединен с вторым входом регистра памяти, вы» ход которого подключен к второму входу блока сравнения, выход которого

5884

10 подключен к второму входу элемента

ИЛИ, S-входу RS-триггера и через инвертор к- второму входу третьего элемента И, третий вход которого соединен с инверсным выходом RS- триггера, объединенные R-вход RS-триггера, вход счетчика считывания и первый вхоД реверсивного счетчика являются

О третьим входом устройства, выход блока буферной памяти является первым выходом устройства, второй вход реверсивного счетчика соединен с выходом второго элемента И, первый вы15 ход реверсивного счетчика подключен к второму выходу блока управления частотой опроса датчиков, второй выход реверсивного счетчика является вторым выходом устройства, первый и

20 второй выходы блока управления частотой опроса датчиков соединены соот-е ветственно с первым входом четвертого элемента И и четвертым информационным входом блока буферной памяти, 25 выход элемента ИЛИ подключен к второму входу четвертого элемента И, 2, Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем. что блок управления частотой опроса датчиков содержит кодер, регистр памяти, первый и второй элементы И, счетчик и инвертор, вход кодера является первым входом блока управления частотой опроса датчиков, выход которого подключен к первым входам регистра памяти

35 и счетчика, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, третий вход счетчика и второй вход регистра памяти подключены к выходу . второго элемента И, первые входы

40. первого и второго элементов. И являются вторым входом блока управления частотой опроса датчиков, второй вход второго элемента И соединен с выходом инвертора, вход которого и 5 второй вход первого элемента И подключены к выходу счетчика, выход счетчика и выход регистра памяти являются соответственно первым и вторым выходами блока управления частотой опроса датчиков.

1735884

Вход Выход Вход Выход Вход Выход Вход Выход

9 l0

13

14

16 1 32 2

17 1 2

18 34 2

19 1 35 2

?0 1 36 2

?1 1 37 2

22 1 38 2

23 1 39 2

24 1 40 2

25 1 41 2

26 1 42 2

27 1 43 2

28 44

29 1 45

30 1 46 2

31 1 47 2

48 2

49 2

50 2.

51 2

52 2

53 2

54 2

55 2

56 2

57 2

58 2

59 2

60 2

61 2

62 2

63 2

1735884

ЬЫ0 дыаИ й/хоФ

ЛиФ7

&мЮ

Фыр

ЮлюгЛ

ЮлжЛ

Составитель И. Белякова и >

Редактор И. Горная Texpeg, М.Моргентал Корректор Л. Пилипенко

Заказ 1818 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., д. 4/S

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 1

1 It на 101