- •Оглавление
- •Лекция № 1 Введение в проблемы построения автоматизированных систем.
- •Основные вопросы курса:
- •1.1. Функциональные компоненты, необходимые для построения автоматизированного комплекса.
- •1.2. Особенности проектирования и основные требования к автоматизированным системам для научных исследований (асни).
- •1.3. Принципы построения автоматизированных систем.
- •Лекция №2 Средства управления объектами автоматизации.
- •2.1. Архитектурные возможности эвм.
- •Центральный процессор
- •Основные регистры процессора эвм семейства Macintosh.
- •Основные регистры процессора эвм семейства ibm pc.
- •2.2. Основная память.
- •Форматы представления чисел в озу.
- •2.3. Каналы ввода-вывода информации.
- •Общая структура магистрали эвм
- •Передача информации по системной магистрали
- •Вывод данных Ввод данных
- •Лекция №3 Принципы организации обмена данными между эвм и внешними устройствами.
- •3.1 Режимы обмена данными
- •3.2 Безусловная передача данных.
- •Лекция №4 Техническая реализация усо в эвм семейства ibm и методика управления обменом.
- •Карта регистров усо
- •4.1. Программные средства реализации безусловного обмена данными в среде BorlandPascal
- •4.2. Обмен данными между эвм и ву по готовности ву
- •4.2.1. Функциональная схема интерфейса ввода данных в эвм по готовности ву.
- •Техническая реализация интерфейса в ас на основе эвм семейства ibmpc
- •Лекция №5 Технические характеристики ацп, усилитель, мультиплексор.
- •5.1 Программная модель интерфейса
- •5.2 Алгоритм одноканальных измерений входного сигнала
- •5.3. Методика управления и оценки состояния внешних устройств
- •5.4. Проверка, установка, сброс отдельных разрядов регистра ву
- •Лекция №6 Обмен данными между эвм и внешними устройствами с прерыванием текущей программы.
- •6.1 Принцип организации обмена данными
- •6.2 Алгоритм обслуживания ву с прерыванием.
- •1. Опрос ву.
- •3. Комбинированный способ идентификации ву.
- •6.3 Блок-схема алгоритма обслуживания ву с прерыванием.
- •6.4 Механизм приоритетов. Вложенные прерывания.
- •6.5 Принципы построения интерфейса обмена данных с прерыванием программы.
- •6.6 Техническая реализация интерфейса обмена данными с прерыванием программы.
- •1. Приоритетная цепочка:
- •2. Реализация многоуровневых вп в эвм семейства ibm.
- •Технические характеристики бис Intel 8259a.
- •6.7 Программируемые режимы обслуживания ву.
- •6.8 Схема включения пкп к системной шине ву.
- •6.9 Аппаратные прерывания в порядке их приоритетов и назначения.
- •6.12 Схема каскадирования контроллеров прерывания.
- •Методика программирования контроллера прерываний.
- •6.13 Программирование пкп в процессе обслуживания ву и работы системы.
- •6.14 Методика программирования обмена данными с прерыванием программы.
- •6.15 Реализация методики обмена данными с прерыванием программы между в эвм в автоматизированных системах на основе эвм семейства ibm pc в средеBorland Pascal. Установка вп.
- •6.16 Техническая реализация обмена данными с прерыванием программы.
- •6.17 Категории прерываний эвм семейства ibmpc.
- •Основные черты программных прерываний.
- •Краткий обзор функций bios.
- •Лекция №7. Программируемые интервальные таймеры-счетчики (пит).
- •7.1 Схема включения пит к автоматизированной системе (ас).
- •Карта программно доступных регистров пит
- •7.2 Состав и назначение регистров каналов.
- •7.3 Формат регистров таймера.
- •7.3 Режимы работы таймера.
- •1 Группа.
- •2 Группа.
- •3 Группа.
- •7.4 Методика программирования таймера.
- •1. Инициализация пит.
- •2. Чтение текущего содержимого ce.
- •7.5 Синхронизация операций реального времени. Системный таймер эвм семейства ibmpcIntel8254.
- •7.6 Реализация методики программирования таймера в среде BorlandPascal.
- •7.7 Пит Intel 8253 на интерфейсной плате l-154.
- •7.8 Многоканальное измерение сигналов.
- •Лекция №8 Автоматизированные системы на основе стандартных магистрально-модульных интерфейсов.
- •Лекция №9 Интерфейс камак (camac).
- •9.1 Конструктивная совместимость элементов системы.
- •9.2 Магистраль крейта камак.
- •9.3 Пространственно-временные диаграммы на магистрали крейта.
- •9.4 Виды и назначение адресных операций на магистрали крейта.
- •Операции интерфейса камак
- •Лекция №10 Технические средства на основе интерфейса камак. Модули интерфейса камак.
- •10.1 Схемы формирования статусных сигналов.
- •10.2 Управляющие модули камак.
- •Управляющая часть кк.
- •10.3 Программная модель кк типа ккп3 для эвм семейства ibmpc.
- •10.4 Методика управления контроллером крейта и модулями камак.
- •10.5 Методика построения программного обеспечения в ас на основе унифицированных магистрально-модульных интерфейсных систем.
- •Лекция №11 Разработка интерфейсно-ориентированной библиотеки процедур для управления крейтом камак.
- •Лекция №12 Методика контроля состояния модулей в интерфейсе камак.
- •Лекция№13 Компоненты ас на основе интерфейса камак.
- •13.1 Разработка схемы прибора генератора с заданными амплитудно-частотными характеристиками.
- •13.2 Измерение временных параметров импульсных сигналов.
- •13.3 Схема соединения модулей.
- •Программная реализация алгоритма измерения частоты fвх или периода Tвх.
- •Программная реализация алгоритма измерения длительности одиночного импульса.
- •13.4 Реализация прерываний от модуля камак в автоматизированных системах.
- •Лекция №14 Обмен данными между эвм и ву в режиме пдп.
- •14.1 Алгоритм обмена в режиме пдп.
- •14.2 Программная модель интерфейса ву и кпдп (минимальная конфигурация).
- •Программная модель кпдп.
- •Методика запуска обмена данными по каналу пдп.
- •14.3 Реализация пдп в эвм на основе единого магистрального канала.
- •14.4 Реализация пдп в эвм на основе изолированного магистрального канала.
- •14.5 Назначение каналов контроллера пдп и адреса регистров страниц.
- •Лекция №15 Функциональный состав и программная модель кпдп.
- •15.1 Блок управления.
- •15.2 Каналы контроллера пдп.
- •15.3 Каскадирование контроллеров пдп.
- •Лекция №16 Методика программирования контроллера пдп.
- •Лекция№17 Реализация пдп в ас на основе камак.
- •17.1 Алгоритм выполнения кк операции пдп.
7.7 Пит Intel 8253 на интерфейсной плате l-154.
Рис. 7.4 Схема включения ПИТ Intel8253 на интерфейсной платеL-154.
На управляющие входы всех каналов GATEподан разрешающий потенциалGATE0=GATE1=GATE2=1. На входCLK0-го канала подсоединен генераторFCLK0=1 МГц. ВыходOUT0-го канала соединен с входомCLK1-го канала, что позволяет работать с временными интервалами:TOUT=4 мкс÷65536 мкс. ВыходOUT1-го канала соединен сIRiПКП через схему формирования ЗП.
У схемы Intel8253 нет выходного регистра состояния; выходыOUTвсех каналов подсоединены к регистру состояния. Можем прочитать из адреса 302hсостояния входа:
3 |
2 |
1 |
0 |
OUT2 |
OUT1 |
OUT0 |
308h– канал 0, 309h– канал 1, 30Ah– канал 2, 30Bh–CBR.
Пример: режимы 0,1 каналов 3(меандр).
TOUT0=100 мкс,TOUT1=5000 мкс = 5 мс.
TOUT0=N0*TCLK; N0=100;
TOUT1=N1*TCLK1= TOUT0*N1; N1=50;
Program PIT_imt;
Const N0=100; N1=50;
Begin
Port [$30B]:=$16; {00 01 011 0 – 00: 0-й канал, 01: RW – младший байт, 011: MODE – меандр, 0: BCD - двоичный формат счета}
Port [$30B]$56; {01 01 011 0 – 01: 1-й канал, 01: RW – младший байт, 011: MODE – меандр, 0: BCD - двоичный формат счета}
{Запись констант пересчета:}
Port[$308]:=N0;Port[$309]:=N1;
End.
7.8 Многоканальное измерение сигналов.
Временные диаграммы будут иметь следующий вид:
(Считывается информация не с одного канала, а с нескольких)
Выборке из каждого канала присваивается индекс. Время считывания данных в канале будет одним и тем же. TСК(N-1) – время изменения в одном канале.
Реальное время всех выборок для каждого следующего канала сдвинуто на интервал TКАНпо сравнению с выборками предыдущего канала.
Реализация обмена по готовности.
При такой реализации канал 0 можно использовать для установки канального интерфейса, а канал 1 для установки ТСК: TOUT0использовать для установки канального интервала,TOUT1 для установкиTСК.
Многоканальное измерение с прерыванием.
Момент начала каждого ТСКопределяется ЗП канала 1.TOUT0используется для установки канального интервала,TOUT1 для установкиTСК.
Лекция №8 Автоматизированные системы на основе стандартных магистрально-модульных интерфейсов.
Под стандартом на интерфейс понимают совокупность условий, которые обеспечивают возможность соединения функциональных элементов определенной системы в различного вида структуры.
Принцип построения таких интерфейсов – унификация информационных, энергетических и конструктивных связей элементов.
С целью унификации информационных связей элементов автоматизированных систем (АС) устанавливается:
Вид и количество сигналов, передаваемых через интерфейс;
Пространственно-временные диаграммы передачи сигналов;
Система кодирования сигналов;
Допустимое расстояние передачи сигналов.
Виды сигналов:
Сигналы данных - несут информацию о состоянии объекта автоматизации или управляют объектом автоматизации, линии данных: 8, 16, 24, 32, 64.
Статусно-управляющие сигналы – несут информацию о состоянии компонентов АС или предписывают этим элементам подготовку начала выполнения.
Адресные сигналы – для установления связи центрального устройства с одним из элементов.
Система координирования сигналов:
Чаще всего используется код ISO7bit, а также используются коды двоичные, двоично-десятичные, шестнадцатеричные и т.д. Стандарт не накладывает ограничения.
Пространственно-временные диаграммы передачи сигналов определяют процедуры взаимодействия компонентов подсистемы, существует 2 вида процедур взаимодействия:
Синхронное взаимодействие;
Асинхронное взаимодействие.
При синхронном взаимодействии обмен данными выполняется за фиксированный интервал времени. Иными словами, источники приема должны иметь возможность приема информации в этот интервал времени, источники приема должны иметь одинаковое быстродействие.
При асинхронном взаимодействии (hand-shake) передающий модуль сообщает о готовности данных для передачи, затем принимающий сообщает, что данные приняты.
Синхронное взаимодействие более универсальное, но асинхронное обладает существенно большей помехоустойчивостью.
Унификация электрических связей устанавливает унификацию питающих напряжений, допустимые отклонения напряжения от номинала и допустимую токовую нагрузку.
Конструктивная совместимость предусматривает унификацию разъемных и кабельных соединений.
Преимущества стандартных интерфейсов при производстве:
Единообразие технологий при многообразии типов;
Возможность непрерывного наращивания номенклатуры по мере необходимости.
Преимущества при эксплуатации:
Упрощается эксплуатация и обслуживание систем;
Упрощается реорганизация систем;
Возможность использования опыта большого количества разработчиков и пользователей таких систем.
Будем рассматривать интерфейсы:
КАМАК (CAMAC - computer application for management and control);
Приборный интерфейс HP-IB.