- •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.
Лекция №12 Методика контроля состояния модулей в интерфейсе камак.
Для контроля состояния модуля будем использовать: LAM-статус,LAM-требование,L-запросы.
LAM-статусные сигналы можно контролировать или сбрасывать.
В модулях, содержащих один или несколько источников запроса.
Проверка состояния N(i)A(m)F(27), ответQ:Q=1 – модуль готов,Q=0 – нет готовности.
Для сброса LAM-статусного сигнала:N(i)A(m)F(10)S2– команда сброса запроса.
В модулях с большим числом источников запроса (до 24).
Для контроля используется ШД чтения: R1-R24. При операции чтения команда будет выглядеть следующим образом:N(i)A(12)F(1) – чтение регистра группы 2. ЕслиRk=1 – естьLAM-статусный сигнал отk-го элемента,Rk=0 – нетLAM-статусного сигнала.
Для сброса LAM-статусного сигнала:N(i)A(m)F(11)S2. Если необходимо сброситьLAM-статусный сигнал в конкретном источнике, используют командуN(i)A(m)F(23)S2– команда селективного сброса. ЕслиWk=1, источник будет сброшен.
LAM-требования формируются на основеLAM-статусных сигналов в интерфейсной части модуля. Можем совершать следующие действия: разрешение, запрет, контрольLAM-требований.
В модулях, содержащих небольшое число источников запроса.
Разрешение LAM-требований:N(i)A(m)F(26), запрет:N(i)A(m)F(24), контроль:N(i)A(m)F(8), ответ модуля – сигналQ:Q=1 – есть и разрешеноLAM-требование,Q=0 – нет и запрещеноLAM-требование.
В модулях с большим числом источников запроса (до 24).
ШД записи используется для разрешения и запрета (W1-W24), для контроляLAM-требований используется шина ШД чтения (R1-R24).
Запрет LAM-требований всех источников:N(i)A(13)F(11)S2,F(11) – сброс регистров группы 2. Разрешение или запрет всех источниковN(i)A(13)F(17)S1,F(17) – команда записи в регистр группы 2,Wk=1 – запрет,Wk=0 – разрешение.
Разрешение или запрет LAM-требований в выбранных источниках: селективная установка/селективный сбросN(i)A(13)F(19)S1/N(i)A(13)F(23)S1.
Проверка наличия LAM-требований в модуле:N(i)A(14)F(1), ЕслиRk=1 – естьLAM-требование отk-го элемента,Rk=0 – нетLAM-требования.
Контроль L-запросов от модулей крейта в контроллере:
Регистр состояния КАМАК, адрес 8; если *L=0 – нет запросов от модулей, если *L=1 – есть запросы от модулей. Если есть запросы, то показаны номера станций с наивысшим приоритетом.
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
*L |
L16 |
L8 |
L4 |
L2 |
L1 |
|
|
Лекция№13 Компоненты ас на основе интерфейса камак.
Рассмотрим 2 практических задачи построения программно-управляемых приборов на основе модулей КАМАК.
Задача №1. Построение генератора сигналов с заданной АЧХ.
Задача №2. Измерение параметров импульсных сигналов.
Основные этапы проектирования:
Разработка алгоритма работы прибора и определение состава аппаратных средств;
Выбор аппаратных средств для построения прибора, исходя из технических требований;
Реализация программного алгоритма
Проверка экспериментальная.
Задача №1.
1. Разработка алгоритма.
Генерация сигналов.
.
, , , , гдеn– код, пропорциональный мгновенному значению сигнала,i– код, пропорциональный текущему интервалу времени,N– код, пропорциональный амплитуде,M– код, пропорциональный периоду.
.
2. Алгоритм генерации.
Вычисление n(i) и округление.
Определение начала очередного интервала ∆t.
Запись полученного значения в ЦАП.
Возвращение к п.1.
Т.к. сигнал периодический, необходимо сформировать массив данных на интервале одного периода на максимальной частоте.
3. Приборы.
Допустим, что хотим формировать сигнал Um≤2.5 В, f>10 Гц, T=100мс – 1 мкс.
Максимальные абсолютные погрешности: мВ,мкс.
Относительные погрешности: ,.
Модули: 2ЦАП-10, генератор эталонных частот: Clock generator730.
Модуль преобразования 2ЦАП-10 предназначен для преобразования цифрового кода в напряжение. Его технические характеристики:
Число преобразователей в модуле – 2;
Число разрядов преобразователя – 10;
Диапазон изменения выходного сигнала - 0÷5,115 В;
Разрешающая способность преобразователя - ∆U = 5мВ;
Максимальная частота преобразования – F = 1000 кГц.
Назначение элементов лицевой панели:
Разъемы “ЦАП1”, “ЦАП2” – выходы первого и второго преобразователя;
Разъемы “Счет 1”, “Счет 2” – добавление единицы в регистр первого или второго преобразователя соответственно;
Разъем “L” – вводLAM-статусного сигнала от внешнего источника.
Команды КАМАК:
NA(0,1)F(16)S1– запись кода с линийW0-W1 в первый(A(0)) или второй (A(1)) преобразователи;
NA(0)F(11)S1 запись кода с линийW0-W1 в первый(A(0)) и второй (A(1)) преобразователи одновременно;
NA(0)F(18)S1 – запись кода с линийW0-W1 в первый преобразователь и добавление единицы во второй;
NA(0)F(8) – проверка наличияLAM-требования;
NA(0)F(10) – сбросLAM-статусного сигнала;
NA(0)F(24) – запретLAM-требования;
NA(0)F(26) – разрешениеLAM-требования;
Z– сброс LAM-статусного сигнала и запретLAM-требований в модуле;
C– сброс в 0 регистров преобразователей.
Генератор Clock generator730 предназначен для выработки синхроимпульсов эталонных частот.
Технические характеристики:
Модуль вырабатывает импульсы длительностью 0,5 мкс со временем повторения от 1мкс до 1 с при декадном делении частоты;
Назначение элементов передней лицевой панели:
Разъемы 1 мкс, 10 мкс, 100 мкс, 1 мс, 10 мс, 100 мс, 1 с.
Команды КАМАК:
ZS2,CS2 – команды общего управления, сброс в 0 всех декад делителя частоты.