Устройство для обмена информацией

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и 851388 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 021079 (21) 2821101/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 3007.81. Бюллетень № 28 (Я) . л.

G 06 F 3/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 3 (088.8) Дата опубликования описания 300781 (72) Авторы изобретения

С. N Григорович, К. В. Самвелян и A. Ф. Шульга

Ъ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для сопряжения управляющей микро-ЭВМ с системой приводов и дат5 чиков манипулятора, а также с технологическим оборудованием, обслуживаемым роботом.

Известны устройства для сопряжения внешнего оборудования с шиноймик р о-Э ВМ 1 (.

Недостатком таких устройств является низкая производительность оборудования, обусловленная жесткой последовательностью обмейа для одних устройств, а для других наличием дополнительного оборудов ания, необходимого для обеспечения последовательности обме н а.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство параллельного обмена, содержащее блок канальных приемопередатчиков, дешифратор адреса, выходной буферный регистр, мультиплексор данных, регистр состояния, дешифратор управляющих сигналов, логику прерывания и блок адреса вектора. Причем выход блока приемопередатчиков соединен с внутренней шиной данных, информация с которой поступает на входы дешифратора адреса, выходного буферного регистра, дешифратора управляющих сигналов и регистра состояния, входы блока канальных приемопередатчиков соединены с выходом мультиплексора данных, выходом,дешифратора управляющих сигналов и выходом логики прерывания, входы-выходы канальных приемопередатчиков соединены со входо-выходной шиной микро-ЭВМ, выход выходного буферного регистра соединен с выходной шиной данных внешних устройств и входом мультиплексора данных, а второй

его вход соединен с выходом дешифратора управляющих сигналов, входы мультиплексора данных соединены с блоком адреса вектора н выходом регистра состояния, в ход дешифратора управляющих сигналов соединен с выходом дешифратора адреса, выход его соединен с мультиплексором данных, вход-выход его соединенес управляющими линиями входной-выходной шины микро-ЭВМ, логика прерывания соединена входом с регистром состояния, выходом — с блоком канальных приемопередатчиков и мультиплексором данных, а в ходы-выходы с управляющими линиями входной-выходной шиной микро-ЭВМ 21.

851388

Недостаток такого устройства заключает ся в низ кой произ водительности оборудов ания, обусловленной тем, что данное устройство обеспечивает обслуживание только одного источника и одного приемника информации.

Кроме того, затруднено обслуживание источника информации, требукщего значительного времени на подготовку информации по запросу от ЭВМ.

Цель изобретения — повышение производительности устройства для сопряжения микро-ЭВМ с манипулятором и технологическим оборудованием.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для обмена информацией, содержащее первый и второй блоки сопряжения, дешифратор адреса, мультиплексор данных, регистр адреса вектора, выходной буферный регистр, первый дешифратор управляющих сигналов, регистр состояний, причем первый вход-выход устройства соединен с первым входом-выходом первого блока сопряжения, второй вход-выход устройства соединен с первыми .входами-вуыходами дешифратора адреса и первого дешяфратора управляющих сигналов, третий вход-выход устройства соединен с первым входом-выходом второго блока сопряжения, второй вход которого подключен к первому выходу регистра состояний, а второй выход — к первому входу мультиплексора данных и ко второму входу первого блока сопряже-. ния, второй выход которого соединен с первым входом выходного буферного регистра, с первым входом регистра состояний и со вторым входом первого дешифратора управляющих сигналов и дешифратора адреса, третий вход подключен ко второму выходу первого дешифратора управляющих сигналов, а четвертый вход - к выходу мультиплексора данных, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходу регистра адреса вектора, ко второму выходу регистра состоянии и к третьему выходу первого дешифратора управляющих сигналов, третий вход которого подключен к выходу дешифратора адреса, четвертый и пятый выходы соединены соответственно с четвертым выходом устройства и со вторым входом выходного буферного регистра, выход которого подключен к пятому выходу устройства и к пятому входу мультиплексора данных, дополнительно введены входной буферный регистр, регистр прерываний, дешифратор направления ввода, второй дешифратор управляющих сигналов и регистр команды ввода, первые вход и выход которого соединены с первым выходом и входом второго дешифратора управляющих сигналов соответственно, второй и третий входы подключены соответственно ко второму выходу первого блока сопряжения и к шестому выходу первого дешифратора управляющих сигналов, второй выход регистра команды ввода соединен с первым входом дешифратора направления ввода, выход которого является шестым выходом устройства, а второй вход подключен ко второму выходу второго дешифратора управляющих сигналов, второй и третий входы которого подключены соответственно к седьмому выходу первого дешифратора управляющих сигналов и к первому выходу регистра прерываний, а третий, четвертый и пятый выходы соединены соответственно с третьим входом второго блока сопряжения и со вторым входом регистра

15 состояний, со входом регистра адреса вектора, с первым входом входного буферного регистра, выход которого соединен с шестым входом мультиплексора данных, второй, третий входы

$0 входного буферного регистра подключены соответственно ко второму выходу регистра прерываний и седьмому входу устройства, восьмой вход уст.Ройства подключен ко входу регистра прерываний и к четвертому входу второго дешифратора управлякщих сигналов.

На чертеже приведена структурная схема устройства для обмена инфорМацией.

Устройство содержит первый блок 1 сопряжения, мультиплексор 2 данных, ре гис тр 3 адрес а ве к т ор а, выходн ой буферный регистр 4, дешифратор 5 адреса, первый дешифратор 6 управляющих сигналов, регистр 7 состояния, второй блок 8 сопряжения, входной буферный регистр 9, регистр 10 прерываний, регистр 11 команды ввода, дешифратор 12 направления ввода, вто40 рои дешифратор 13 управляющих сигналов .

На чертеже обозначены также шины устройства: шина 14 — линии данных входной-выходной шины микро-ЭВМ шиФ на 15 — внутренняя шина данных шиУ на 1б — выходная шина данных внешних устройств; шина 17 — входная шина данных внешних устройств. шина 18

t управляющие линии входной-выходной шины микРо-ЭВМ; шина 19 — управляющие линии прерываний входно-выходной шины микро-3ВМ; шина 20 — управлякщая шина направления ввода внешних устройств; шина 21 — управляющая шина направления вывода внешних устройств. шина 22 - сигнальная шина внешних устройств.

В системе управления манипулятором и технологическим оборудованием устройство выполняет следукщие функции: д вывод информации на исполнительные механизмы системы. ввод информации с датчиков системй; обработка прерываний внешних устройств.

Рассмотрим последовательно выполнение отдельных функции системы.

851388

Вывод информации на исполнительные механизмы системы. Передача информации внешним устройствам осуществляется под программным управлением при выполнении таких команд, как, например, пересылка. Цикл передачи начинается с того, что процессор микроЭВМ выставляет на шину 14 адрес внешнего устройства, сопровождая его специальным сигналом выбора внешнего устройства по шине 18. Через блок со- о пряжения 1 адрес поступает на внутреннюю шину 15 и с нее на входы дешифратора 5 адреса и дешифратора 6 управляющих сигналов. По старшим разрядам адресного слова дешифратор 5 адреса определяет принадлежность адреса дан- 15 ному устройству, и в случае совпадения адреса присвоенным номером данного устройства вырабатывает сигнал

"Устройство выбрано", поступающий на вход дешифратора б управлякщих сиг-Щ налов, который в свою очередь выстав- ляет ответный сигнал процессору по шине 18. Младшие разряды адресного слова запоминаются в дешифраторе 6 управляющих сигналов и используются для выбора направления передачи информации иэ микро-ЭВМ. Получив ответный сигнал, процессор снимает с шины.

14 адрес и выставляет 16-ти разрядное слово передаваемой информации.

Слово информации поступает на внутреннюю шину 15 и дальше записывается под воздействием управляющих сигналов с дешифратора б в соответствующий регистр. Номер регистра определяется младшими разрядами адресного слова и может обозначать: регистр 7 состояния, регистр 11 команды ввода и выходной буферный регистр 4, в который информация записывается для всех направлений внешних устройств и с его выхо- 40 да поступает на выходную шину данных внешних устройств 16. После завершения записи с выходного буферного регистра 4 дешифратор управляющих сигналов б выдает. импульсный сигнал со- 45 провождения на линию управляющей шины 21 направления вывода внешних устройств, а номер линии соответствует номеру внешнего устройства в мпадших разрядах адресного слова. Этими дей- 5 ствиями цикл вывода информации заканчивается, и устройство готово к выполнению другой функции. Хранение информации, если это требуется, в . каждом направлении обеспечивается соответству цей аппаратурой внешних 55 устройств.

Ввод информации с датчиков системы. Цикл ввода информации с датчиков внешних устройств состоит из двух этапов: подготовки и чтения входно- Щ го буферного регистра 9. Процесс подготовки начинается с запоминания команды ввода в регистре 11 команды ввода, которое осуществляется аналогично описанному выае процессу. После tIpM- 65 ема команды ввода, слово которой состоит иэ двух частей: адресной и признаков модификации ввода, регистр 11 команды ввода посылает сигнал дешифратору 13 управляницих сигналов на его первый вход. Адресная часть команды ввода поступает на вход дешифратора 12 направления ввода, где по стробирующему сигналу, поступающему на второй вход из блока 13 логики ввода, формируется сигнал разрешения ввода по линии управлякщей шины 20 направления ввода внешних устройств, исмер которой соответствует адресной части команды. Этот сигнал постоянно активен на линии до окончанИя процесса ввода. На этом процесс приема команды ввода завершается, и устройство посылает сигнал завершения связи с процессором по шине 18.

Получив сигнал на разрешение ввода, соответствукщий датчик начинает подготовку информации и по ее завершении, т. е. когда информация на входной шине 17 данных станет достоверной, вырабатывает сигнал готовности внеш- него устройства, который по линии сигнальной шины 22 внешних устройств поступает на вход дешифратора 13. Дешифратор 13 осуществляет прием информации во входной буферный регистр 9, посылая управляющий сигнал на его третий вход, и вырабатывает сигнал требования прерывания, который поступает в регистр 7 состояния и блок

8 сопряжения. Если прерывание работы процессора от данного устройства разрешено, о чем свидетельствует сигнал, поступакщий на первый вход блока 8 сопряжения.с регистра 7 состояния, то блок сопряжения выставляет требование прерывания процессора на шину 19.

Цикл обработки прерывания начинается с того, что процессор по шине 19 распространяет сигнал предоставления прерывания, в ответ на который блок сопряжения 8 вырабатывает управляющий сигнал. По этому сигналу осуществляется передача слова адреса вектора через мультиплексор 2 данных и блок

1 сопряжения на шину 14 данных микроЭВМ. Это слово используется процессором для определения адреса программ, .обрабатывающей данные прерывания. В данном случае программа осуществляет чтение содержимого входного буферного регистра 9 и запись его в соответствукщую ячейку памяти.

Последовательность сигналов управления при чтении такая же, как и при записи в регистры с, той лишь разницей, что по сигналам управления с дешифратора б управляющих сигналов информация передается с регистра через мультиплексор 2 данных и блок 1 сопряжения на шину данных 14. Процесс ввода заканчивается тем, что по окончании чтения информации из входного буферного регистра 9 дешнфр . тор б ун851388 равлякщих сигналов вырабатывает сигнал, поступакщий на четвертый вход дешифратора 13, по этому сигналу дешифратор 13 переходит в исходное состояние и сбрасывает регистр 11 команды в вода.

Обработка прерываний от внешних устройств. Сигналы прерывания от каждого направления поступают по отдельной линии. сигнальной шины 22 внешних устройств в устройство и записываются 1О в регистр 10 .прерывания, каждый в свой бит регистра. Если возбужден хотя бы один бит, регистр 10 прерываний вырабатывает сигнал, поступакщий на второй вход дешифратора 13. Дешифратор 13 анализирует состояние регистра

11 команды ввода и если он обнулен, т. е. завершено выполнение предыдущей команды ввода, вырабатывает сигналы модификации вектора прерываний, поступакщий на вход регистра 3 адреса 29 вектора, переписи .информации из регистра 10 прерываний во входной буферный .регистр 9 и требования прерывания, который как и в случае программного ввода поступает на входы реГистра 7 состояния и блока 8 сопряжения. Дальше процесс идет описанным выше способом, но программа обработки прерывания будет другой. В ее функции должно входить чтение информации из входного буферного регистра 9, распоэ навание номера н аправления, вызвавшего прерывание, а затем переход к той части обработки, которая полностью зависит от выполняемой задачи управления.

Система управления, построенная с применением предлагаемого устройст-. ва, предназначена для управления промышленными роботами и связанным с ними технологическим оборудованием, 40 характеризукщимгя наличием большого количества приемников и датчиков ин формации относительно простого устройства,таких как контакты реле, отдельные резисторы и т. п.; нерегу- 45 лярностью потока сообщений в процессе управления; малым требуемым временем реакции системы на иэьюнякщуюся информацию; сопоставимыми временами передачи и обработки информации. 5О

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить производительность системы эа счет улучшения соотношения времени использования процессора для обработки и передачи инФормации, улучшения коэффициента использования оборудования. Кроме того, оно позволяет сократить время реакции и увеличить гибкость системы.

Формула изобретения

Устройство для обмена информацией, содержащее первый и второй блоки сопряжения, дешифратор адреса, мульти- 65 плексор данных, регистр адреса вектора, выходной буферный регистр, первый дешифратор управляющих сигналов, регистр состояний, причем первый входвыход устройства соединен с первым входом-выходом первого блока сопряжения, второй вход-выход устройства соединен с первыми входами-выходами дешифратора адреса и первого дешифратора управляющих сигналов, третий вход-выход устройства соединен с первым входом-выходом второго блока сопряжения, второй вход которого подключен к первому выходу регистра состояний, а второй выход — к первому входу мультиплексора данных и ко второму входу первого блока сопряжения, второй выход которого соединен с пер. вым входом выходного буферного регистра, с первым входом регистра состояний и со вторым входом первого дешифратора управляющих сигналов и дешифратора адреса, третий вход первого блока сопряжения подключен ко второму выходу первого дешифратора,управлякщих сигналов, а четвертый входк выходу мультиплексора данных, второй, третий и четвертый входы которого подключены соответственно к выходу регистра адреса вектора, ко второму выходу регистра состояний И к третьему выходу первого дешифратора управляющих сигналов, третий вход которого подключен к выходу дешифратора адреса, а четвертый и пятый выходы соединены соответственно с четвертым выходом устройства и со вторым входом выходного буферного регистра, выход которого подключен к пятому выходу устройства и к пятому входу мультиплексора данных, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности устройства, в него введены. входной буферный регистр, регистр прерываний, дешифратор направления ввода, второй дешифратор управляющих сигналов и регистр команды ввода, первые вход и выход которого соединены с первыми выходом и входом второго дешифратора управляющих сигналов соответственно, а второй,и третий входы регистра команды ввода подключены соответственно ко второму выходу первого блока сопряжения и к шестому выходу первого дешифратора управляющих сигналов, второй выход регистра команды ввода соединен .с первым входом дешифратора направления ввода, выход которого является шестым выходом устройства, а второй вход подключен ко второму выходу второго дешифратора управляющих сигналов, второй и третий входы которого подключены соответственно к седьмому выходу первого дешифратора управляющих сигналов и к первому выходу регистра прерываний, а третий, четвертый и пятый выходы дешифратора управлякщих сигналов со;-динены соот851 388

Составитель В. Аедоницкий редактор Н. Безродная Техред А. Савка Корректор С. Шекмар

Тираж 745 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6357/68

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ветственно с третьим входом второго блока сопряжения и со вторым входом регистра состояний, со входом регистра адреса вектора, с первым входом входного буферного регистра, выход которого соединен с шестым входом мультиплексора данных, а второй и третий входы входного буферного регистра подключены соответственно ко второму выходу регистра прерываний и к седьмому входу устройства, восьмой вход устройства. подключен ко входу регистра прерываний и к четвертому входу второго деаифратора управляющих сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соучек Б. Мини-ЭВМ в системах обработки информации. М., "Мир", 1976.

2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации И9М3.858.352 ТО (прототип).