- •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.
4.2. Обмен данными между эвм и ву по готовности ву
Основное требование к внешнему устройству – его готовность к обмену данными.
Рис. 4.2. Блок-схема алгоритма обмена данными по готовности
На первом шаге (1) ЦП читает состояние ВУ из интерфейса. Затем, ЦП анализирует полученную информацию (2). Если ВУ не готово организуется цикл чтения состояния ВУ и его анализ. Если устройство готово — выполняется программа его обслуживания (3), т.е. передача данных. Последний шаг — сброс готовности ВУ завершает обмен данными.
Плюсы: данный способ является идеальным в смысле согласования временных различий в работе процессора и ВУ.
Недостаток: потери машинного времени на ожидание момента готовности.
Пример: принтер HPLj-6L, скорость печати 6 страниц в минуту, т.е.
=240 символов в секунду. Принтер тратит на печать одного символа 4 мс.
ЦП тратит на печать 2 мкс следовательно 99,95% времени тратится на ожидание готовности.
4.2.1. Функциональная схема интерфейса ввода данных в эвм по готовности ву.
Функциональная схема интерфейса ввода в ЭВМ по готовности ВУ содержит все элементы схемы безусловного ввода данных.
Рис. 4.3. Функциональная схема интерфейса ввода данных в ЭВМ по готовности ВУ
Регистр состояния интерфейсасодержит только один триггер, называемый флаг готовности.
Рис. 4.4. Регистр состояния
ФГ –флаг готовности, может установить в «1» только ВУ. ЦП может прочитать или сбросить флаг готовности.
Техническая реализация интерфейса в ас на основе эвм семейства ibmpc
В состав схем входят мультиплексор, усилитель и АЦП. АЦП: зафиксировано значение Uво время выборки в 12-разрядный код. Различают ассиметричную схему включения сигналов с общей землей и дифференциальную схему включения сигналов.
Рис. 4.5. Ассиметричная схема включения сигналов с общей землей.
Рис. 4.6. Дифференциальная схема включения сигналов.
Дифференциальная схема используется:
Сигналы менее 1В;
Длинные линии, зашумленная среда;
Плавающие источники сигнала (незаземленные источники).
Дифференциальную схему можно использовать и с заземленными источниками сигнала.
Лекция №5 Технические характеристики ацп, усилитель, мультиплексор.
Диапазон изменения входных сигналов: ;
Разрешающая способность: соответственно;
Коэффициенты усиления: = 1; 2; 5;
Максимальное время преобразования: ;
Входное сопротивление: ;
Время переключения канала мультиплексора: Т = 4мкс.
5.1 Программная модель интерфейса
Программная модель интерфейса включает следующие регистры:
Регистр данных АЦП;
Регистр управления;
Регистр состояния;
Регистр запуска.
-
Uвх
n (код)
Рис. 5.1 Характеристика квантователя АЦП
По nнельзя определить точное значение, но можно указать ошибку:.
Если квантователь АЦП имеет характеристику отличную от приведенной, то последняя формула принимает иной вид, например для АЦП L-154:
.
n– Цифровой код на выходе АЦП, лежащий в диапазоне:, т.е. 0 – 4095.
Регистр данных – 12-ти разрядный, минимальное значение 0, максимальное 4095.
Регистр управления.
8-ми разрядный, предназначен для установки номера сигнала, относительный адрес регистра +2.
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
U2 |
U1 |
M32 |
C4 |
C3 |
C2 |
C1 |
C0 |
Старшие два бита определяют диапазон измерения в выбранном канале.
U2 |
U1 |
Значение |
1 |
1 | |
1 |
0 | |
0 |
1 |
В |
0 |
0 |
Запрещенная комбинация |
Бит М32 определяет режим подключения входных сигналов.
M32 = 1 – 32-х канальный режим.
M32 = 0 – 16-ти канальный дифференциальный режим подключения.
C4,C3,C2,C1,C0 – канал мультиплексора.
Если дифференциальный режим, то C4=0.
Если C4,C3,C2,C1,C0 равны 0, то это означает 1-й канал.
Если канал 15, то C4=0,C3=1,C2=1,C1=1,C0=1 при дифференциальном режиме подключения.
После переключения канала мультиплексора нельзя сразу давать команду запуска, необходимо установить задержку равную 4мкс.
После запуска АЦП на измерение срабатывает внутреннее устройство выборки хранения (УВХ), которое запоминает мгновенное значение сигнала на момент запуска.
Регистр управления доступен ЦП только для записи.
Регистр состояния.
8-ми разрядный, адрес +2, указывает состояние АЦП и счетчиков – таймеров, доступен ЦП только для чтения.
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
T2 |
T1 |
T0 |
3-тий бит – бит состояния АЦП. После запуска АЦП бит состояния устанавливается на время выполнения преобразования и обратно сбрасывается по окончании преобразования.
Регистр запуска 8-ми разрядный, адрес +4, запись произвольного значения в регистр запускает АЦП на измерение.