Устройство для сопряжения эвм с телефонными линиями связи

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при обмене информацией между абонентами телефонной сети. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства. Согласно изобретению устройство содержит блок отработки и управления (микропроцессор), усилитель последовательного порта, регистр, ПЗУ, ОЗУ, блок резервного питания, дешифратор адреса, блок реального времени, таймер (трехканальный программируемый), блок ввода-вывода, коммутатор, группу внутренних сигнальных линий, блок нагрузок, первую группу M двунаправленных коммутаторов, вторую группу K двунаправленных коммутаторов, группу M блоков связи с местными телефонами, группу K блоков связи с абонентскими телефонными линиями, шины данных, адреса, управления, шину параллельного порта, линии последовательного порта для связи с внешней ЭВМ, входы-выходы портов блока ввода-вывода. 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматических контрольно-измерительных комплексах, а также для подключения большого числа периферийных устройств к ЭВМ при обмене информацией между абонентами телефонной сети.

Известно многоканальное устройство для сопряжения абонентов с каналами ввода-вывода ЭВМ [1] , содержащее блоки связи с каналом и блоки связи с абонентами. Каждый блок связи с каналом содержит входной и выходной коммутаторы, узел выработки сигналов интерфейса, узел фиксации инициативы абонента, узел выделения состояния абонента, узел фиксации установленной связи, узел определения направления связи абонент - канал, узел опознания адреса абонента, узел определения занятости абонента, узел определения связи канал - абонент. Каждый блок связи с абонентами содержит входной и выходной коммутаторы, дешифратор адреса, узел выделения инициативы абонента, узел запроса байта состояния абонента, узел запроса адреса, узел определения занятости.

Недостатком указанного устройства является низкая пропускная способность из-за потерь времени при реакции на прерывание.

Известна телефонная система с управлением от универсального процессора [2] , содержащая местные телефонные линии и терминалы, соответственно соединенные с телефонными линиями и центральным устройством управления для обеспечения соединения с местными телефонными линиями и соответствующими терминальными устройствами. Каждое местное линейное устройство содержит память для хранения информации и процессор для управления памятью и организации связи с местной линией. Каждое терминальное устройство содержит память и процессор. Центральное устройство управления содержит память, хранящую состояние терминалов и телефонов, и процессор, который постоянно сканирует информацию в памяти телефонов и терминалов и устанавливает соединение между ними.

Указанная система сложна в исполнении, требует большого количества оборудования и недостаточно эффективна при контроле параметров телефонных соединений.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для сопряжения ЭВМ с датчиками состояния телефонных линий связи [3] , содержащее мультиплексор, блок приемопередатчиков, блоки приемников и передатчиков, регистры команд и состояний, дешифратор адреса, дешифратор управляющих сигналов, два элемента ИЛИ, шифратор управляющих сигналов, шифратор кода вектора прерывания, блок прерываний, триггер выбора устройства и счетчик времени, причем вход-выход блока приемопередатчиков соединен с информационной шиной ЭВМ, выход - с информационными входами регистра команд и регистра состояний и входом дешифратора адреса, а управляющий и информационные входы - с выходами первого элемента ИЛИ и мультиплексора, первый информационный вход которого соединен через шифратор кода вектора прерывания с выходом номера канала блока прерывания, причем первый и второй выходы дешифратора управляющих сигналов соединены соответственно с первым входом первого элемента ИЛИ и входом синхронизации регистра состояний, а первый вход - с выходом триггера выбора устройства, информационный вход которого подключен к выходу дешифратора адреса, второй информационный вход мультиплексора соединен с выходом счетчика времени, вход которого подключен к входу меток времени устройства, третий информационный вход мультиплексора соединен с информационными выходами датчиков состояния телефонных линий группы, выходы запросов на обслуживание которых подключены к группе входов запросов прерывания блока прерывания, группа входов разрешения прерывания которого подключена к группе выходов регистра состояния, а входы синхронизации и выборки через соответствующие приемники блока приемников - к выходам сигналов сопровождения вывода данных и предоставления прерывания ЭВМ, вход синхронизации регистра команд подключен через соответствующий приемник блока приемников к выходу сигнала сопровождения адреса ЭВМ, выходы сигналов сопровождения вывода данных, сопровождения ввода данных и выбора устройства ЭВМ через соответствующие приемники блока приемников соединены соответственно с вторым и третьим входами дешифратора управляющих сигналов и входом синхронизации триггера выбора устройства, группы входов первого и второго элементов ИЛИ соединены соответственно с группами выходов синхронизации и сигналов требования прерывания блока прерываний, адресный выход которого и выход регистра команд подключены к управляющему входу мультиплексора, выход выборки блока прерываний и второго элемента ИЛИ соединены через соответствующие передатчики блока передатчиков с входами сигналов предоставления прерывания и требований ЭВМ.

Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности (число одновременно обслуживаемых разговоров один), отсутствие привязки процессов в устройстве к реальному астрономическому времени (отсутствие часов и, как следствие, невозможность выполнения сервисных функций, привязанных к реальному времени, например невозможность выполнения функции будильника или организации разговора между двумя абонентами в заранее запрограммированное одним из абонентов время), невозможность организации конференц-связи между местными абонентами из-за наличия только одной нагрузки внутренней линии, обеспечивающей оптимальный режим разговора только для двух местных абонентов.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности подключения к нескольким абонентским линиям большего числа местных телефонов в произвольных комбинациях, обеспечения вызова внешним абонентом любого местного абонента и наоборот, обеспечения связи двух любых местных абонентов.

Согласно изобретению устройство содержит блок обработки и управления, таймер, дешифратор адреса, блок ввода-вывода, группы входов-выходов данных, адреса и управления которого соединены с соответствующими шинами блока отработки и управления, группу К блоков связи с абонентскими телефонными линиями, две группы двунаправленных коммутаторов, группу М блоков связи с местными телефонами, коммутатор, регистр адреса, память программ, оперативную память, блок нагрузок и блок реального времени. Группа входов данных и вход управления регистра адреса соединены соответственно с шинами данных и управления блока обработки и управления, шина адреса которого соединена с выходом регистра адреса, входом памяти программ, оперативной памяти, дешифратора адреса, блока реального времени, таймера. Шина управления блока обработки и управления соединена с входами управления памяти программ, оперативной памяти, блока реального времени, таймера и выходом дешифратора адреса. Входы-выходы данных таймера, блока реального времени, оперативной памяти и выход данных памяти программ соединены с шиной данных блока отработки и управления, выход таймера соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с первой группой выходов блока ввода-вывода. Выходы коммутатора через группу внутренних сигнальных линий соединены с блоком нагрузки и первыми входами-выходами данных двунаправленных коммутаторов первой и второй групп, управляющие входы которых соединены с второй группой выходов блока ввода-вывода совместно с управляющими входами М блоков связи с местными телефонами группы и К блоков связи с абонентскими телефонными линиями группы, входы-выходы данных которых соединены соответственно с вторыми входами-выходами двунаправленных коммутаторов первой и второй групп, а выходы состояния линии - с группой входов блока ввода-вывода.

Блок связи с местными телефонами содержит магистральный приемопередатчик, усилитель звонка и узел анализа состояния линии, причем вход-выход магистрального приемопередатчика является входом-выходом блока, выход является абонентским выходом блока и соединен с выходом усилителя звонка, вход звонка является управляющим входом блока, а вход магистрального элемента является абонентским входом блока и соединен с входом узла анализа состояния линии, выход которого является выходом состояния линии блока.

Блок связи с абонентской линией содержит магистральный приемопередатчик, узел согласования с линией, узел управления, узел имитации вызова и идентификатор абонента, причем вход-выход магистрального приемопередатчика соединен с входом и выходом данных узла согласования с линией, управляющие входы которого соединены с выходами узла имитации вызова, вход которого соединен с управляющими входами блока, соединенными также с входом узла управления, выход которого соединен с управляющим входом магистрального приемопередатчика, выходы идентификатора абонента являются выходами состояния линии блока.

На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока связи с местными телефонами; на фиг. 3 - схема блока связи с абонентскими телефонными линиями; на фиг. 4 - алгоритм работы устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит блок 1 обработки и управления (микропроцессор), усилитель 2 последовательного порта, регистр 3 адреса, память 4 программ (ПЗУ), оперативную память 5 (ОЗУ), блок 6 резервного питания, дешифратор 7 адреса, блок 8 реального времени (интегральные часы), таймер 9 (трехканальный, программируемый), блок 10 ввода-вывода, коммутатор 11, группу внутренних сигнальных линий 12, блок 13 нагрузок, первую группу 14 М двунаправленных коммутаторов, вторую группу 15 К двунаправленных коммутаторов, группу М блоков 16 связи с местными телефонами, группу К блоков 17 связи с абонентскими телефонными линиями, шины 18 данных, 19 адреса, 20 управления, шину 21 параллельного порта и линии 22 последовательного порта для связи с внешней ЭВМ или другими объектами, выходы 23 и входы 24 портов блока 10 ввода-вывода.

Блок связи с местными телефонами (фиг. 2) содержит магистральный приемопередатчик 25, усилитель 26 звонка, узел 27 анализа состояния линии, состоящий из датчика 28 состояния линии и шунтирующего резистора 29.

Блок связи с абонентскими линиями (фиг. 3) содержит магистральный приемопередатчик 30, узел 31 имитации вызова, узел 32 управления, идентификатор абонента, состоящий из компаратора 33 и детектора 34 амплитуд, узел 35 согласования с линией, состоящий из усилителя 36, генератора 37 тока, выпрямительного диодного моста 38, резисторов 39, 40.

Микропроцессор 1 (микроЭВМ) выполнен на микросхемах типа КР1816, усилитель 2 последовательного интерфейса - на микросхемах АОТ127, регистр 3 адреса - на микросхемах типа К555ИР22, постоянная память 4 программ - на микросхемах типа К573РУ24, оперативная память 5 - на микросхемах типа К573РУ10, блок 6 резервного питания - на аккумуляторах типа Д-0,1, дешифратор 7 адреса - на микросхемах типа К155РЕ3, блок 8 (интегральные часы) - на микросхеме К512ВИ1, таймер 9 - на микросхеме КР580ВИ53, блок 10 ввода-вывода - на микросхемах КР580ВВ55, коммутатор 11 - на микросхемах типа К155ЛИ1, блок 13 нагрузок - на микросхемах типа НР-1-1-9, коммутаторы 14, 15 - на микросхемах типа КР590КН1, магистральные приемопередатчики 25, 30 - на микросхемах типа К574УД2, усилитель 26 звонка - на транзисторах КТ940, датчик 28 состояния линий - на транзисторах КТ315.

Блок 1 с внутренним задающим генератором через шины 18 данных, регистр 3 адреса выбирает команды управляющей программы из памяти 4. Программа, записанная в памяти 4, обеспечивает работу всего устройства. С помощью входных данных, поступающих на входы флагов блока 1, входы порта BUS, входы 24 портов блока 10, а также внутренних программируемых счетчиков блока 1, показаний часов 8 и счетчиков первого и второго каналов таймера 9 микропроцессорная система следит за состоянием устройства и временными характеристиками сигналов. В соответствии с состоянием этих сигналов и заложенной программой она обеспечивает управляющие воздействия на блоки устройства посредством выходных сигналов нулевого канала таймера 9 и выходных сигналов портов 23 блока 10. Нулевой канал таймера задает частоту гудков (425 Гц). Первый и второй каналы таймера задают временные интервалы, необходимые для правильного обслуживания микропроцессорной системой последовательности действий при работе с телефонными линиями. Оперативная память 5 служит для хранения оперативных данных, таких как текущий режим работы устройства, текущие состояния процессов, обслуживающих текущие разговоры в телефонных линиях, индивидуальные таблицы номеров местных абонентов для ускоренного вызова, индивидуальные временные уставки будильников местных абонентов и другие параметры. Блок 6 резервного питания обеспечивает сохранение всех данных в оперативной памяти 5 при аварийном отключении питающей устройство электрической сети. Коммутатор, состоящий из управляемых усилителей гудка, обеспечивает подачу сигналов гудка с выхода нулевого канала таймера 9 на любые из сигнальных линий 12 в соответствии с кодом, поступающим с соответствующих выходов портов блока 10 в любых комбинациях. Необходимая длительность гудков формируется микропроцессором 1 с помощью первого и второго каналов таймера 9. Коммутатор 14 обеспечивает подключение сигналов местной телефонной линии, поступающих на него с приемопередатчика (активной дифсистемы) 25 на одну из сигнальных линий 12 в зависимости от цифрового кода, поступающего с соответствующих выходов 23 блока 10. При этом сигналы с этой сигнальной линии через коммутатор 14 и приемопередатчик 25 попадают в местную телефонную линию. Магистральный приемопередатчик обеспечивает прохождение сигнала от его источника к его приемнику и блокирует возврат сигнала к источнику. Усилитель 26 сигналов звонка обеспечивает подачу на местный телефон усиленных сигналов звонка, поступающих с соответствующих выходов блока 10. Частота сигнала звонка (20 Гц) и его длительность формируются в микропроцессорной системе программой с использованием счетчиков таймера 9. Активность местной телефонной линии (трубка местного телефона поднята) и сигналы набора кода местного телефона определяются микропроцессорной системой с помощью шунтового сопротивления 29, датчика 28 состояния линии, выход которого подается на соответствующий вход блока 10.

Каждый из четырех блоков связи с абонентскими линиями содержит коммутатор 15 и магистральный приемопередатчик (активную дифсистему) 30, которые выполняют функции, аналогичные с их функциями в блоках связи с местными телефонами. Компаратор 33 служит для опознания частот сигналов вызова, занятости, ответа станции, частот сигналов в процессе автоматического опознания номера телефона входящего абонента. Выход компаратора 33 подается на соответствующий вход блока 10. Детектор 34 амплитуд используется для опознания дополнительного номера вызываемого местного абонента. Его выход подается на соответствующий вход блока 10.

Генератор 37 тока обеспечивает преобразование сигнала с выхода приемопередатчика 30 в изменение тока абонентской линии в режиме разговора. Узел 31, выполненный в виде ключа, при замыкании активизирует внешнюю абонентскую линию (имитирует поднятие трубки и набор номера). Ключ управляется от соответствующего выхода блока 10. Резистор 39 нагрузки сигнала звонка (вызова) совместно с резистором 40 нагрузки абонентской линии и усилителем 36 обеспечивает подачу сигналов вызова (звонка) и сигналов в режиме разговора на второй вход приемопередатчика 30. Диодный мост 38 используется для устранения влияния полярности абонентской линии на правильность ее подключения. Параллельный порт Р1 и последовательный порт Р3 микропроцессора предназначены для связи устройства с внешней ЭВМ с целью передачи ей информации об осуществляемых связях абонентов. Узел 32 управления выполнен в виде матрицы коммутируемых резисторов и в зависимости от кода на входах 23 управляет коэффициентом усиления усилителя в приемопередатчике 30.

Устройство работает следующим образом.

Микропроцессор 1 устройства благодаря механизму прерываний (41, фиг. 4) от своего внутреннего счетчика и подпрограммы обслуживания этого прерывания (42, фиг. 4, подпрограмма переключения процессов) работает в режиме разделения времени между восемью процессами. В функции подпрограммы переключения процессов входят сохранение параметров предыдущего процесса (из регистров процессора 1) в отведенной для предыдущего процесса области в оперативной памяти 5, загрузка в регистры процессора 1 параметров очередного процесса из соответствующей ему области оперативной памяти 5, запуск программы процесса с параметрами очередного процесса. Каждый процесс предназначен для обслуживания одного телефонного разговора либо выполнения какой-либо сервисной функции для затребовавшего ее абонента.

Механизм разделения времени между процессами позволяет равномерно распределить вычислительную мощность микропроцессора 1 между восемью процессами и по быстродействию эквивалентен параллельной работе восьми менее мощных (в 8 раз) микропроцессоров, каждый из которых обслуживает свой процесс. При этом для каждого процесса гарантируется минимальное время реакции на внешнее событие. При частоте прерываний 2 кГц время реакции на внешнее событие не превышает 8 мс. Программа процесса (45, фиг. 4) при отсутствии запросов на обслуживание находится в основном режиме ожидания запроса на обслуживание от трех источников (модули 46, 47, 48 на фиг. 4): внешней абонентской линии (вызов - звонок, модуль 46), будильников местных абонентов (время в будильнике совпало с текущим временем, модуль 47), местного абонента (поднята трубка местного телефона, модуль 48). В процессе выполнения программа пользуется таблицами (44, фиг. 4), отражающими текущее состояние устройства и его режимы, параметры всех процессов, приоритеты абонентов, состояния будильников, маски запретов на выполнение определенных функций и т. д.

При обнаружении вызова со стороны внешнего абонента (с помощью детектора 34) в блоке 17 связи с абонентской линией производится анализ (модуль 49, фиг. 4) установленного в устройстве режима (хранится в ОЗУ 5 устройства, устанавливается спецкомандой с местного телефона, модуль 62, фиг. 4). Если установлен режим "групповой вызов", то организуются звонки (модуль 50, фиг. 4) на все незанятые местные телефоны (определяются по таблице ресурсов, модуль 44, фиг. 4). При поднятии трубки местным абонентом (определяется по датчикам 28) производится его подключение к внешнему абоненту (с помощью коммутатора 14, свободной линии 12, коммутатора 15). В процессе разговора местный абонент может переадресовать текущий разговор на другого местного абонента набором двух цифр номера местного абонента (переход с модуля 63 на модули 52 и 53, фиг. 4). При этом для нового местного абонента организуются звонки вызова (с помощью одного усилителя 26 звонка) а для внешнего абонента - гудки контроля посылки вызова (с помощью коммутатора 11). При подъеме трубки новым местным абонентом продолжается разговор внешнего абонента с ним (модуль 63).

Если установлен режим "вызов диспетчера", то организуется вызов вполне определенного (задается в командном режиме) местного абонента с условным названием "диспетчер" (модуль 51, фиг. 4). Диспетчер может переадресовать этот разговор на другой местный телефон аналогично процедуре, описанной выше.

Если установлен режим "вызов по дополнительной цифре", то после приема внешнего вызова устройство для внешней абонентской линии имитирует сигнал "трубка поднята" (ключом 31) и подает в нее гудок (с помощью коммутатора 11) - сигнал готовности устройства к приему дополнительных цифр. Внешний абонент, услышав гудок готовности, набирает дополнительные цифры номера вызываемого местного телефона. Микропроцессор 1, анализируя сигналы с выхода детектора 34 амплитуд при импульсном наборе номера внешним абонентом или сигналы с выхода компаратора 33 нуля при тональном наборе номера внешним абонентом, определяет номер местного телефона и подает на него сигналы вызова (звонки), а для внешнего абонента - сигналы контроля посылки вызова. При подъеме местным абонентом трубки телефона производится его подключение к внешнему абоненту (устанавливается режим разговора). Если внешних вызовов не обнаружено, производится анализ будильников, установленных местными абонентами (модуль 47, фиг. 4). Если время, установленное на будильнике, совпало с текущим временем (текущее время считается часами 8), то выполняется функция, заранее определенная абонентом в командном режиме (модуль 62, фиг. 4). Примеры функций: будильник (позвонить на местный телефон), организовать вызов двух абонентов на заранее заданное время (позвонить абоненту по номеру из таблицы номеров и местному абоненту), обеспечить вызов абонентов (местных и внешних) для конференц-связи и т. д. Если активных будильников не обнаружено, производится анализ на наличие запросов местных абонентов (поднята трубка местного телефона). Если обнаружена вновь поднятая трубка местного телефона (телефоны, обслуживаемые другими процессами, отмечаются в таблице ресурсов, модуль 44, фиг. 4, как занятые и свободными процессорами не анализируются), то производятся прием и анализ первых цифр набираемого номера команды. В зависимости от принятой команды выполняется соответствующая ей функция (модули 56-62, фиг. 4): выход на внешнюю станцию (модуль 56), вызов местного абонента (модуль 57), вызов абонента по таблице номеров (модуль 58), вызов абонентов конференц-связи (модуль 59), автоповтор вызова (модуль 60), автодозванивание (модуль 61), командный режим (смена режима устройства, приоритетов местных абонентов, масок запрета на выполнение определенных функций, например маски запретов междугородних вызовов с местных телефонов, времени, даты, пароля - смена режимов по паролю, таблиц, модуль 62).

По окончании разговора (выход с модуля 63) производится передача статистической информации о прошедшем разговоре во внешнюю ЭВМ (модуль 64, фиг. 4) через последовательный порт Р3 процессора 1 и усилитель 2. Эта информация может быть использована с целью учета стоимости междугородних разговоров для каждого местного абонента.

Данное устройство позволяет связать двух любых местных абонентов между собой через любую свободную линию 12, обеспечить вызов местным абонентом внешнего абонента и их разговор через любые свободные сигнальные линии 12 и абонентские линии (в том числе и междугороднего абонента), обеспечить конференц-связь с участием как местных, так и внешних абонентов, обеспечить автоповтор ранее набранного абонентом кода и опознание номера телефона внешнего входящего абонента с последующим разрешением либо блокировкой вызова местного абонента, обеспечить выполнение функции будильника для местного абонента и т. д. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1275456, кл. G 06 F 13/16, 1986.

2. Патент США N 4383137, кл. H 04 M 1/27, 1983.

3. Авторское свидетельство СССР N 1265786, кл. G 06 F 13/10, 1986.

Формула изобретения

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОПРЯЖЕНИЯ ЭВМ С ТЕЛЕФОННЫМИ ЛИНИЯМИ СВЯЗИ, содержащее блок обработки и управления, таймер, дешифратор адреса, блок ввода-вывода, группы входов-выходов данных, адреса и управления которого соединены с соответствующими шинами блока обработки и управления, группы K блоков связи с абонентскими телефонными линиями, отличающееся тем, что оно содержит две группы двунаправленных коммутаторов, группу M блоков связи с местными телефонами, коммутатор, регистр адреса, память программ, оперативную память, блок нагрузок, блок реального времени, причем группа входов данных и вход управления регистра адреса соединены соответственно с шинами данных и управления блока обработки и управления, шина адреса которого соединена с выходом регистра адреса, входом памяти программ, оперативной памяти, дешифратора адреса, блока реального времени, таймера, шина управления блока обработки и управления соединена с входами управления памяти программ, оперативной памяти, блока реального времени, таймера и выходом дешифратора адреса, входы-выходы данных таймера, блока реального времени, оперативной памяти и выход данных памяти программ соединены с шиной данных блока обработки и управления, выход таймера соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого соединен с первой группой выходов блока ввода-вывода, выходы коммутатора через группу внутренних сигнальных линий соединены с блоком нагрузки и первыми входами-выходами данных двунаправленных коммутаторов первой и второй групп, управляющие входы которых соединены с второй группой выходов блока ввода-вывода совместно с управляющими входами M блоков связи с абонентскими телефонными линиями, входы-выходы данных которых соединены соответственно с вторыми входами-выходами двунаправленных коммутаторов первой и второй групп, а выходы состояния линии - с группой входов блока ввода-вывода.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок связи с местными телефонами содержит магистральный приемопередатчик, усилитель звонка и узел анализа состояния линии, причем вход-выход магистрального приемопередатчика является входом-выходом блока, выход - абонентским выходом блока и соединен с выходом усилителя звонка, вход которого является управляющим входом блока, вход магистрального элемента является абонентским входом блока и соединен с входом узла анализа состояния линии, выход которого является выходом состояния линии блока.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок связи с абонентской линией содержит магистральный приемопередатчик, узел согласования с линией, узел управления, узел имитации вызова и идентификатор абонента, причем вход-выход магистрального приемопередатчика соединен с входом-выходом блока, соединенного с входами идентификатора абонента, а вход и выход - соответственно с входом и выходом данных узла согласования с линией, управляющие входы которого соединены с выходами узла имитации вызова, вход которого соединен с управляющими входами блока, соединенными также с входом узла управления, выход которого соединен с управляющим входом магистрального приемопередатчика, выходы идентификатора абонента являются выходами состояния линии блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4