контроллер обмена

Формула изобретения

КОНТРОЛЛЕР ОБМЕНА, содержащий блок обработки данных, соединенный двусторонней связью с блоком управления обменом, блок прерывания, отличающийся тем, что в контроллер введены блок сбора контрольной информации, блок приема релейных команд, блок выдачи релейных команд, блок последовательного асинхронного обмена, блок приема и выдачи импульсных команд, последовательный интерфейсный блок с внешним квитированием, последовательный интерфейсный блок с внутренним квитированиеми, и блок выдачи телеметрического кода, причем информационно-управляющие входы-выходы блока прерывания, блока сбора контрольной информации, блока приема релейных команд, блока выдачи релейных команд, блока последовательного асинхронного обмена, блока приема и выдачи импульсных команд, последовательного интерфейсного блока с внешним квитированием, последовательного интерфейсного блока с внутренним квитированием и блока выдачи телеметрического кода через внутреннюю магистраль соединены с соответствующими информационно-управляющими входами-выходами блока управления обменом, группа выходов блока выдачи релейных команд и группа входов блока приема релейных команд являются соответственно группой выходов и группой входов релейных команд контроллера, группы входов-выходов последовательного интерфейсного блока с внутренним квитированием и последовательного интерфейсного блока с внешним квитированием являются группами линейных входов-выходов контроллера, группа входов и группа выходов блока приема и выдачи импульсных команд являются соответственно группой входов и группой выходов импульсных команд контроллера, с первого по пятый входы-выходы блока последовательного асинхронного обмена являются соответствующими входами-выходами контроллера для подключения к внешним объектам, группа входов блока сбора контрольной информации является группой входов контроллера для подключения к контрольным выходам внешних объектов, группа входов, первая, вторая группы выходов, выходы строба и маркера блока выдачи телеметрического кода являются соответствующими одноименными группой входов, группами выходов и выходами контроллера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве устройства управления объектами, обработки, полученной от внешних абонентов информации, обработки ее по заданным алгоритмам, передачи информации и команд управления внешним абонентам в виде релейных команд, импульсных команд последовательного кода. Контроллер может быть использован в качестве устройства для сбора телеметрической информации с нескольких объектов (до 192 сигналов), ее обработки и выдачи результатов контроля на программную телеметрию или команд управления внешним абонентам по результатам контроля.

Известно устройство для обмена информацией, содержащее счетчик, стек регистров адреса, блок адресации памяти микрокоманд, блок памяти микрокоманд, блоки сопряжения, стек регистров уровня приоритета, тактовый генератор, блок приоритета, блок регистров данных, мультиплексор управления, дешифратор, блок управления, блок обработки очередей, блок регистров адреса, мультиплексор признаков результата, стек регистров признаков результата, блок оперативной памяти, мультиплексор адреса, регистр признаков результата, мультиплексор данных с соответствующими связями [1].

Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности.

Наиболее близким к заявленному техническим решением является устройство для управления обменом информацией между ЭВМ и группой периферийных устройств, содержащее дешифратор адреса, ЭВМ, регистр обмена, коммутатор, блок выбора приоритета, блоки управления обменом.

К недостаткам устройства относятся невозможность получения и выдачи импульсных команд, получения и обработки контрольных сигналов внешних объектов.

Цель изобретения - расширение класса решаемых задач.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок обработки данных, соединенный двусторонней связью с блоком управления обменом, и блок прерывания, введены блок сбора контрольной информации, блок приема релейных команд, блок выдачи релейных команд, блок последовательного асинхронного обмена, блок приема и выдачи импульсных команд, последовательный интерфейсный блок с внешним квитированием, последовательный интерфейсный блок с внутренним квитированием и блок выдачи телеметрического кода, причем информационно-управляющие входы-выходы блока прерывания, блока сбора контрольной информации, блок приема релейных команд, блока выдачи релейных команд, блока последовательного асинхронного обмена, блока приема и выдачи импульсных команд, последовательного интерфейсного блока с внешним квитированием, последовательного интерфейсного блока с внутренним квитированием и блока выдачи телеметрического кода через внутреннюю магистраль соединены с соответствующими информационно-управляющими входами-выходами блока управления обменом, группа выходов блока выдачи релейных команд и группа входов блока приема релейных команд являются соответственно группой выходов и группой входов релейных команд контроллера, группы входов-выходов последовательного интерфейсного блока с внутренним квитированием и последовательного интерфейсного блока с внешним квитированием являются группами линейных входов-выходов контроллера, группа входов и группа выходов блока приема и выдачи импульсных команд являются соответственно группой входов и группой выходов импульсных команд контроллера, с первого по пятый входы-выходы блока последовательного асинхронного обмена являются соответствующими входами-выходами контроллера для подключения к внешним объектам, группа входов блока сбора контрольной информации является группой входов контроллера для подключения к контрольным выходам внешних объектов, группа входов, первая и вторая группы выходов, выходы строба и маркера блока выдачи телеметрического кода являются соответствующими одноименными группой входов, группами выходов и выходами контроллера.

Признаки, отличающие заявленное устройство, в известных аналогах не обнаружены, следовательно, оно соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого контроллера; на фиг.2 - схема подключения к контроллеру внешних объектов.

Контроллер обмена содержит (фиг.1) устройство 1 ввода-вывода, блок 2 прерывания, блок 3 сбора контрольной информации, блок 4 приема релейных команд, блок 5 выдачи релейных команд, блок 6 последовательного асинхронного обмена, блок 7 приема и выдачи импульсных команд, последовательный интерфейсный блок 8 с внешним квитированием, последовательный интерфейсный блок 9 с внутренним квитированием, блок 10 управления обменом, блок 11 выдачи телеметрического кода, блок 12 обработки данных (процессор), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 13, 14, 15, троированное программно-логическое устройство 16 с ОЗУ, внутреннюю магистраль 17.

На фиг.2 изображены контроллер 18 обмена, приемное устройство 19 команд и управления, объект 20 управления, объект 21 контроля.

Контроллер обмена является программируемым 16-разрядным устройством со специализированными ячейками обмена. Контроллер снабжается зашитой в ПЗУ программой "штатный тест самоконтроля" для автономной и штатной проверки в составе комплекса. Остальной объем ПЗУ прошивается штатной программой, предназначенной для работы контроллера в составе комплекса.

Контроллер работает следующим образом. Контроллер включает три канала с поузловым перекрестным мажорированием логической части. Входные и выходные формирователи в блоках 3-9 и 11 частью троированы, а частью дублированы.

Контроллер работает по программе зашитой в ПЗУ 13, 14, 15, здесь же по определенным адресам зашиваются константы, необходимые для работы. Связь между процессором 12 и устройством 1 ввода-вывода осуществляется при помощи команд пересылок из процессора и в него и управляющими кодами, сопровождающими эти команды.

Блок 10 управления обменом предназначен для синхронизации и управления работой контроллера и выполнен на микросборке 831ЛУХ4Б-62. На вход блока 10 из устройства 16 поступают адреса, тактовые сигналы, цикловые метки. На основании анализа полученных сигналов блок 10 формирует на своих выходах, подключенных к магистрали 17, синхроимпульсы, сигнал "Пуск ВЧ" и сигнал прерывания в процессор "Пр4".

Блок 2 прерываний выполнен по бесприоритетной схеме и вырабатывает сигналы "Пр1", "Пр2", "Пр3", "Пр4" в устройство 16, а также формирует код прерывания абонента и выдает его в процессор 12. Блок выполнен на микросборке 831ЛУХ4Б-61. Блок имеет в своем составе триггеры, которые запоминают запросы от внешних абонентов. С помощью маски, формируемой программно, происходит маскирование прерываний. Каждому абоненту соответствует свой разряд в регистре маски блока 2. В результате маскирования на выходе блока 2 формируется один из сигналов Пр1, Пр2, Пр3. Сигнал Пр4 формируется блоком 2 при переполнении таймера в блоке 10 независимо от запрета и разрешения прерывания. Для анализа причины прерываний в блоке 2 имеется регистр кода прерываний, который анализируется устройством 16.

Блок 3 сбора контрольной информации обеспечивает прием 192 одноканальных асинхронных сигналов или 64 трехканальных сигналов. Блок 3 выполнен на трех микросборках 831ЛУХ4Б-58. Входные контрольные сигналы блока 3 опрашиваются аппаратно по 32 разряда последовательно. В результате сверки полученных кодов блок 3 формирует сигнал прерывания.

Блок 11 выдачи телеметрического кода предназначен для выдачи сигналов "Строб", "Маркер", а также параллельного 16-разрядного телеметрического кода и последовательного 16-разрядного (8рх2) аппаратного телеметрического кода.

Блок 11 выполнен на микросборке 831ЛУХ4Б-60. Программно контролируемые параметры контроллера по команде из устройства 16 передаются в регистр блока 11, с которого, промажорированные, через выходной формирователь поступают во внешнюю цепь. Смена телеметрических параметров происходит по очередной команде устройства 16. Сигнал "Маркер" используется для увеличения числа контролируемых параметров с 16 до 56 и содержит два разряда. Параметры могут быть статическими или изменяться от "маркера" к "маркеру".

Блок 4 приема релейных команд предназначен для приема восьми асинхронных релейных команд, каждая из восьми команд поступает на вход соответствующего входного регистра в блоке 4. Относительно переднего фронта поступившей релейной команды вырабатывается одиночный импульс, который запоминается в выходном регистре блока 4, номер каждого разряда которого соответствует номеру релейной команды. Считывание состояния выходного регистра блока 4 производится по команде устройства 16, после выполнения команды регистры обнуляются.

С некоторой задержкой относительно переднего фронта поступившей релейной команды в блоке 4 вырабатывается сигнал прерывания, который через магистраль 17 поступает в блок 2 прерываний. После приема хотя бы одной команды формируется условие 1, которое снимается после считывания информации из выходного регистра блока 4. Блок 4 выполнен на микросборках 812УТХ3-3 и 831ЛУХ4Б-59.

Блок 5 выдачи релейных команд предназначен для выдачи 32 релейных команд и выполнен трехканальным с мажорированием на выходе. Блок 5 выполнен на микросборках 812УТП3-28, 831ЛУХ4Б-5У и состоит из двух взаимонезависимых узлов, каждый из которых обеспечивает выдачу 16 релейных команд. Каждый узел содержит приемный и выходной регистры и узел управления (не показаны).

Информация из устройства 16 через блок 19 по магистрали 17 поступает в приемный регистр блока 5 тетрадами по команде устройства 16. После окончания этой команды информация из приемного регистра в блоке 5 переписывается параллельно в выходной регистр и далее поступает на выходы контроллера. Номер разряда выходного регистра соответствует номеру выдаваемой релейной команды. По концу команды устройства 16 выдается условие II, которое через время, необходимое для выдачи релейных команд, снимается, регистры блока 5 обнуляются. Если, игнорируя условие II, снова выдать 16-разрядную информацию из устройства 16 в приемный регистр блока 5, вышеуказанные операции повторяются снова. Таким образом, длительность релейных команд можно задавать программно.

Блок 6 последовательного асинхронного обмена состоит из узла приема и узла выдачи. Узел приема предназначен для приема по двум байтам 16-разрядных информационных слов от внешнего абонента и их передачи параллельно-последовательным кодом в процессор 12. Узел приема выполнен на микросборке 831ЛУХ4Б-65 и содержит два входных регистра и узел управления (не показаны). Первый регистр работает только в режиме записи, второй - как в режиме записи, так и в режиме последовательного сдвига. Перепись информации из первого регистра во второй производится только в том случае, если в нем не хранится принятая информация. Последовательный сдвиг во втором регистре осуществляется по команде устройства 16 и служит для считывания информации, принятой от внешнего абонента в процессор 12. Считывание информации может производиться совместно с записью нового слова от абонента. Если оба регистра заполнены, то на выходе блока 6 формируется сигнал запрета приема информации от абонента. После считывания в устройство 16 хотя бы одного из принятых слов сигнал запрета снимается и происходит автоматическая перепись информации из первого регистра во второй. Предусмотрена также программная установка запрета приема информации.

Узел выдачи предназначен для приема из устройства 16 последовательно-параллельным кодом 8-разрядного заявочного слова и 16-разрядных информационных слов и передачи параллельным 16-разрядным кодом абоненту. Узел выдачи выполнен на микросборке 831ДУХ4Б-65 и содержит два 16-разрядных регистра, 8-разрядный регистр и узел управления. Первый 16-разрядный и 8-разрядный регистры работают только в режиме последовательной записи информации, а второй 16-разрядный регистр - в режиме записи параллельного кода. В 8-разрядный регистр записывается по команде устройства 16 8-разрядная информация из процессора. В первый 16-разрядный регистр записывается 16-разрядная информация из процессора. Если второй 16-разрядныфй регистр не занят, то в него автоматически переписывается параллельным кодом слово из первого 16-разрядного регистра. Если во втором регистре имеется информационное слово, то перепись в него произойдет только после передачи хранящейся в нем информации абоненту. При заполнении первого и второго регистров информационными словами на выходе узла устанавливается потенциальный сигнал занятости узла. После передачи абоненту хотя бы одного слова сигнал занятости снимается.

Блок 7 приема и выдачи импульсных команд обеспечивает прием семи асинхронных дублированных сигналов и выдачу трех дублированных импульсных сигналов. Блок выполнен на микросборках 812УИП3-2Б и 831ЛУХ4Б-62 и представляет собой регистр и группу триггеров. Мажорированная информация из устройства 16 по его команде поступает в выходной регистр и далее на выходы контроллера. Прием импульсных команд происходит аналогично по команде устройства 16.

Последовательный интерфейсный блок 8 с внешним квитированием производит обмен информацией между контроллером и абонентом по тактовым импульсам абонента.

Обмен осуществляется в трех режимах:

- запись;

- квитирование,

- сверка времени.

Обмен во всех режимах производится двоичных 16-разрядным последовательным кодом. Включение каждого режима осуществляется релейными командами, окончание каждого режима происходит по релейной команде "Конец обмена".

От абонента в контроллер поступают три импульсных сигнала: "Маркер", "ТИ" - 16 тактовых импульсов, "I" - "Кв" - информация абонента. Из контроллера абоненту передаются пять импульсных сигналов : "СТВ" - требование выдачи, "СТП" - требование приема, "Да" - сигнал; "Инф. в КВ" - информация из контроллера; "1 сек" - метка времени. После получения "СТП" в режиме "Запись" абонент начинает выдавать в контроллер "ТИ" и информацию, которая записывается в регистр и сдвигается тактовыми импульсами. Устройство 16 по своей команде снимает информацию и передает ее на обработку. Блок 8 при этом готов для приема очередного слова от абонента. Далее производится анализ правильности приема информации, если результат положительный, то по команде процессора 12 блок 8 вырабатывает сигнал "Да".

В режиме "Квитирование" разрешается прохождение "маркера" и формируется сигнал "СТВ". После получения сигнала "СТВ" тактовые импульсы поступают от абонента на сдвиг выходного регистра и формирование импульса "Инф. в Кв".

В режиме "Сверка времени" дается разрешение на выдачу абоненту импульса одиночной метки "1 сек". После выдачи этой метки в блоке 7 устанавливается разрешение на прием "маркера" и дальше режим аналогичен режиму "Квитирование", но при этом выдается только два слова.

Последовательный интерфейсный блок 9 с внутренним квитированием осуществляет обмен информацией между контроллером и абонентом по тактирующим импульсам, вырабатываемым контроллером.

Входными сигналами от абонента являются "СНО" - начало обмена, "СТВ" - требование выдачи, "СТП" - требование приема, "КС" - конец связи, "Инф. БВК" - информация абонента. Блок 9 выдает абоненту "ИС" - импульсы сопровождения, "Готов" - готовность, "Инф. в БВК" - выходная информация контроллера. Обмен начинается с сигнала "СНО", который воспринимается как сигнал прерывания. После обработки кода прерывания контроллер выдает сигнал "Готов". Получив его, абонент выдает на блок 9 сигнал "СТВ". Для формирования "ИС" и перепривязки входной информации абонента используются две серии синхроимпульсов.

Через время задержки контроллер выдает абоненту "ИС", в ответ на которые абонент начинает выдавать свою информацию, которая записывается в блоке 9. После 16-тактового импульса происходит сброс сигналов "СТВ" и "СТП". По сигналу "КС" можно начинать передачу информации в процессор по его команде.

По получении сигнала "СТП" формирование "ИС" и их счет до 16 производят аналогично. Информация из устройства 16 переписывается в выходной регистр блока 9, из которого последовательным кодом передается абоненту. После снятия информации блок переходит в исходное состояние. Блок 9 выполнен на микросборке 831ЛУХ4Б-57.

Блок 10 управления обменом выполнен на микросборке ХАЗ.408.168. Вся принятая блоком 10 информация, поступающая по магистрали 17, хранится в регистрах. Все пересылки информации осуществляют по командам устройства 16. Синхронность обмена между устройствами 1 и 16 осуществляется не только выдачей синхроимпульсов, сигналов прерываний, но и опросом внешних условий. Опрос внешних условий производится устройством 16 по его команде. Условия формируются в блоках контроллера и передаются на вход блока 10, где сравниваются с содержимым регистров маски. Маскирование производится программно. После анализа условий производится передача информации в соответствии с командой.

Самоконтроль контроллера обмена производится по программе, зашитой в ПЗУ 13, 14, 15. Программа запускается после включения питания и заканчивается выдачей финишного кода на выходах блока 11. Программа включает блоки проверки процессора, установки в "0" устройства 1 ввода-вывода, проверки ОЗУ с использованием набора контрольных кодов, проверки прошивки ПЗУ на совпадение контрольной суммы и блок проверки команд процессора.

При положительном результате штатного теста самоконтроля после обнуления ОЗУ управление программно передается на выполнение штатной программы. При отрицательном результате происходит зацикливание программы теста с выдачей финишного кода каждые 5 с.

Таким образом, предлагаемый контроллер обладает расширенными функциональными возможностями, что позволяет повысить надежность его работы и номенклатуру подключаемых внешних объектов.