- •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.
9.3 Пространственно-временные диаграммы на магистрали крейта.
Рис.9.7 Временные диаграммы операций на магистрали крейта КАМАК: а) адресных, б) безадресных.
Адресные операции.
Начиная операцию, контроллер выставляет на шины магистрали сигналы номера станции, субадреса, кода операции и сопровождает их сигналом “магистраль занята” B=1. Адресованный модуль реагирует на команду, генерируя статусные сигналыX,Q, а также данные при операции чтения на линииRмагистрали. При операции записи контроллер устанавливает информацию на шинуW. Прием сигналов с линийX,Q,R,Wдолжен происходить в интервале действия строб-сигналаS1. По строб-сигналуS2информация на шине данных может быть изменена. Сигнал запроса на обслуживание от модуляL=1 должен блокироваться на время выполнения адресуемой операции, по ее окончании может быть установлен, если передаваемая команда не изменила его значение. Следующая операция может начинаться в момент окончания предыдущей операции. Установление сигналов новых опреаций совпадает по времени с удалением сигналов от предыдущей операции. Длительность адресуемой операции – 1 мкс. Максимальная скорость передачи информации – 24 Мбит/с.
Безадресные операции Z,C,Iвызывают действия во всех функциональных модулях, подключенных к магистрали. ОперацииZиCобязательно сопровождаются сигналомB=1. СигналZдолжен иметь абсолютный приоритет перед другими сигналами и сопровождаться сигналомI=1. Выполнение действий, определенных операциямиZиC, должно начинаться в момент появления строб-сигналаS2. СигналI=1 может устанавливаться на линию и сбрасываться в любые моменты времени. Помимо контроллера сигналIможет вводиться от внешнего источника или генерироваться функциональными модулями. В последнем случае сигналI=1 сохраняется на магистрали до момента сброса его внутри модуля. Длительность безадресной операции составляет 0,75 мкс.
9.4 Виды и назначение адресных операций на магистрали крейта.
Во время выполнения адресных операций в модуле могут выполняться следующие действия:
Чтение данных или запись;
Установка в 1 или сброс в 0;
Запуск модуля или его останов;
Проверка состояния модуля.
Код операции задается состоянием сигналов на пяти линиях F16,F8,F4,F2,F1 – 32 операции:
18 стандартных (содержание определено стандартом КАМАК);
8 нестандартных (могут использоваться разработчиком по своему усмотрению);
6 резервных (зарезервированы для дальнейшего развития системы КАМАК).
Операции интерфейса камак
Функция |
Содержание операции КАМАК |
Использование шин R,W |
F(0) F(1) F(2) F(3) F(4), F(6) F(5),F(7) |
Чтение регистра группы 1 Чтение регистра группы 2 Чтение и сброс регистра группы 1 Чтение обратного кода регистра группы 1 Нестандартная Резервная |
Используется шина R |
F(8) F(9) F(10) F(11) F(12), F(14) F(13),F(15) |
Проверка запросов Сброс регистра группы 1 Сброс запросов Сброс регистра группы 2 Нестандартная Резервная |
Не используются шины RиW |
F(16) F(17) F(18) F(19) F(20), F(22) F(21) F(23) |
Запись в регистр группы 1 Запись в регистр группы 2 Селективная установка регистра группы 1 Селективная установка регистра группы 2 Нестандартная Селективный сброс регистра группы 1 Селективный сброс регистра группы 2 |
Используется шина W |
F(24) F(25) F(26) F(27) F(28), F(30) F(29),F(31) |
Запрещение Исполнение Разрешение Проверка состояния Нестандартная Резервная |
Не используются шины RиW |
Адресные операции F(0)-F(3),F(9),F(11),F(16)-F(19),F(21),F(23) позволяют разделить регистр модулей на 2 группы. В каждом модуле могут присутствовать 2 группы регистров (выбираемые кодом операции) по 16 регистров в каждой (выбираемых субадресом)
Все операции по назначению делятся на четыре группы, которые характеризуются определенными значениями сигналов линий F8 иF16:
F(0)-F(7) – операции чтения, данные передаются из функционального модуля в КК по шинеR.
F(8)-F(18) – первая группа операций управления.
F(24)-F(31) – вторая группа операций управления.
F(16)-F(23) – операции записи, данные передаются из КК в функциональный модуль по шинеW.
В каждой группе содержатся 8 операций, которые варьируют основной содержание операций в данной группе.
Операции чтения.
F(0),F(1) – передают содержимое регистров группы 1,2 из функционального модуля (ФМ) в КК. Данные КК всегда принимает в момент строб-сигналаS1.
F(2) – За один командный цикл выполняются два действия: чтение данных из ФМ в КК в момент строб-сигналаS1, сброс данных в регистре модуля в момент строб-сигналаS2.
F(3) – передает из ФМ в КК обратный код регистров группы 1.
F(0),F(1),F(3) – при выполнении данные в регистрах модулей не изменяются.
Операции управления 1, 2 группы: F(8)-F(15),F(24)-F(31).
При выполнении операций данные не должны передаваться.
F(8) – используется для контроляL-запроса от модуля. ОперацияLAM-требования (LookAtMe). При выполнении командыF(8) передается ответ по линииQ.Q=1 – есть запрос от модуля, и он разрешен в модуле;Q=0 – запрос отсутствует или запрещен в модуле (замаскирован).
F(9),F(11) – сброс регистров 1 или 2 группы.
F(10) – сброс источникаL-запроса в модуле. Источник запроса –LAM-источник, сигнал –LAM-статусный сигнал.
F(24) – запрещение каких-либо действий в модуле или маскирования сигнала.
F(26) – операция разрешения: разрешает те действия, которые запрещеныF(24).
F(25) – операция используется для исполнения или прекращения любых действий в модуле, если не целесообразно использовать операцииF(24) илиF(26).
F(27) – операция служит для проверки состояния любых функциональных узлов модуля, при этом ответ поступает на линиюQ: Q=1 – присутствуетLAM-статусный сигнал,Q=0 – отсутствует.
Операции F(8)-F(15),F(24)-F(31) могут стробироваться строб-сигналамиS1илиS2, так как не меняют данных на магистрали.
Операции записи F(16)-F(23).
Данные из КК передаются в ФМ по шине W, линииW1-W24.
F(16),F(17) – используются для записи данных с шиныWв регистр 1 или 2 группы. ФМ при выполнении этих операций принимает данные в момент строб-сигналаS1.
F(18), F(19) – селективная установка.
F(21),F(23) – селективный сброс разрядов регистров 1 или 2 группы.
Эти операции действуют только на те разряды регистров, которым соответствует 1 в передаваемом слове данных. Выбранные разряды либо устанавливаются в 1 (F(18),F(19)), либо сбрасываются в 0 (F(21),F(23)).
Пример:
-
F(18),F(19).
10101010
← регистр
11001100
← W
11101110
← результат
F(21),F(23).
10101010
← регистр
11001100
← W
00100010
← результат
При выполнении любой адресной генерации ФМ может генерировать статусные сигналы. Сигнал X– команда принята, сигналQ– ответ модуля – статусный сигнал. КК принимает сигналыX,Qи данные с шиныRв момент строб-сигналаS1.