2.4.3. Протокол сигналов для установления связи по магистрали iec

П о линиям магистрали интерфейса IEC 625-1 информация передается байт за байтом. Чтобы передача информации осуществлялась, прибор-источник и приборы-приемники должны принять соответствующие состояния, о которых они сигнализируют специальными сигналами. Ранее мы их называли флагами. Обмен флаг-сигналами, сигналами-квитанциями в интерфейсе IEC 625-1 осуществляется по линиям шины синхронизации DAV, NRFD и NDAC. Обмен этими сигналами дает гарантию того, что байт данных будет подан на информационную шину только при условии, что все устройства-приемники готовы считать его, что считывание не будет начато ранее, чем байт будет действительно подан, и что байт будет оставаться на шине, пока его успешно не примут все устройства-приемники (ПП). Процесс обмена сигналами синхронизации по шине синхронизации для установления надежной связи можно представить следующими временными диаграммами.

Прежде чем подать байт на шину данных, передатчик (ПИ) должен дождаться, пока сигнал NRFD не перейдет на высокий логический уровень. Переход на высокий уровень свидетельствует о том, что все подключенные к магистрали интерфейсы устройства действительно готовы к приему данных.

После этого устройство-передатчик (прибор-источник) может подать на информационную шину байт данных. О готовности данных для приема передатчик сигнализирует по линии DAV, устанавливая на ней низкий логический уровень.

Устройства-приемники (ПП), обнаружив низкий логический уровень на линии DAV, приступают к считыванию данных с шины данных. По окончанию считывания, каждое из этих устройств «освобождает» линию NDAC, выставив на ней высокий логический уровень, что свидетельствует о том, что последнее из устройств-приемников завершило считывание данных. Устройство-передатчик (ПИ) интерпретирует такое состояние как признак окончания приема данных. После этого прибор-источник может прекратить вывод данных на шину и перевести в неактивное состояние линию DAV.

Все рассмотренные сигналы или команды интерфейса называются однолинейными, т.к. передаются по одной линии магистрали. Имеются еще многолинейные команды интерфейса. Они передаются по линиям шины данных DI01-DI08.

Функционирование приборов и устройств в системе, организуемой с помощью интерфейса, обеспечивается при помощи дистанционных и местных многолинейных команд.

Дистанционные команды – это те, которые передаются по магистрали интерфейса от одного прибора или устройства к другому с целью изменения состояния их интерфейсных функций. Например, перед любым обменом данными через магистраль контроллер интерфейса должен указать, какие устройства будут выполнять функции передатчика, а какие – функции приемника.

Местные команды поступают в узлы, реализующие приборные функции, или генерируются ими. Об этих функциях мы поговорим ниже.

2.4.4. Условия функционирования приборов в системе

Интерфейс IEC 625-1 принципиально отделяет алгоритмы работы приборов (приборные функции) и алгоритмы функционирования интерфейса (интерфейсные функции), оставляя свободу выбора элементной базы, логических и приборных функций отдельных устройств за разработчиком. В то же время интерфейсные функции гарантируют правильное поведение прибора по отношению к магистрали. Подобное разделение функций внутри отдельного прибора можно представить следующей схемой (рисунок ниже). Одновременно схема показывает структуру организации присоединения приборов к магистрали интерфейса IEC 625 – 1. Здесь область А – интерфейсная часть прибора. Она включает блоки интерфейсных функций SH, AH, ….., С, блоки кодирования сигналов и устройства сопряжения – входные и выходные цепи. Буквой В отмечена функциональная часть самого прибора. Цифрами отмечены: 1 – сигнальные линии магистрали; 2 – дистанционные сигналы из магистрали в интерфейсные узлы и обратно (интерфейсные сообщения); 3 – зависящие от

конкретного выполнения сигналы от приборных узлов к интерфейсным и обратно (приборные сообщения); 4 – связи между интерфейсными функциями (узлами), влияющие на их состояние; 5 – внутриприборные сигналы между приборными и интерфейсными узлами (местные сообщения); 6 – дистанционные команды в магистраль интерфейса, посылаемые приборными узлами контроллера.

Условия функционирования приборов, предписанные стандартом на интерфейс МЭК, распространяются на приборные функции (частично), на интерфейсные функции и кодирование сообщений. Ряд приборных функций, таких, например, как, измерение того или иного вида аналоговых величин, пределы измерения, режим работы и т.п., обусловлен ориентацией собственно прибора. На них требования интерфейса не распространяются. Эти функции прибора, реализуемые в приборе его функциональной частью, задает пользователь, разработчик системы, выбирая при этом соответствующие сигналы из номенклатуры интерфейса. Функции и сигналы сопряжения при этом жестко регламентированы стандартом на интерфейс.

Взаимодействие соединенных магистралью приборов осуществляется в результате выполнения десяти интерфейсных функций SH, AH,… Под ними понимается совокупность операций при обмене данными. Пять функций L, AH, T, SH, C относятся к основным. Остальные пять – SR, RL, PP, DC, DT к дополнительным функциям. Основные интерфейсные функции характеризуются тем, что без любой из них (за исключением C) не может быть построена даже простейшая система на основе интерфейса, а дополнительные не являются обязательными и служат для расширения функциональных возможностей интерфейса. Каждая функция интерфейса реализуется аппаратно или программно в устройстве.

Интерфейсные функции согласно ГОСТ 26.003-80 имеют наименования: L – приемник; AH – синхронизация приема; T – источник; SH – синхронизация передачи источника; C – контроллер; SR – запрос на обслуживание; RL – дистанционное местное управление; PP – параллельный опрос; DC – очистить устройство; DT – запуск устройства.

Назначение функций. Интерфейсная функция L обеспечивает возможность приема данных (в том числе байта состояния прибора) через магистраль от других приборов. Функция вступает в действие после адресации «ПП».

Функция AH. Обеспечивает связь через магистраль с функцией согласования передачи и осуществляет асинхронный прием каждого передаваемого байта. Эта функция для выполнения процесса согласования использует следующие сигналы магистрали: DAV – (данные действительны), RED – «Готов к приему» и DAC – «Данные приняты».

Функция T. Обеспечивает возможность передачи данных, в том числе байта состояния, через магистраль к другим приборам. Функция вступает в действие после адресации «ПИ».

Функция SH. Осуществляет связь через магистраль с функцией согласования приема и производит асинхронную передачу каждого байта. Эта функция использует сигналы магистрали DAV, RED и DAC.

Функция C. Обеспечивает возможность управления данным устройством через интерфейс, т.е. осуществлять передачу адресов и команд, прием соответствующих сообщений и сигналов магистрали.

Функция SR. Позволяет любому прибору на магистрали асинхронно по отношению к операциям магистрали сообщать контроллеру по линии SRQ (Запрос на обслуживание). Все приборы подключены к линии SRQ параллельно, поэтому контроллер определяет источник запроса последовательным обращением к приборам.

Функция RL. Поскольку любой прибор на магистрали имеет два источника управления, то эта функция определяет, будет ли прибор получать команды управление через магистраль (дистанционное управление) или осуществлять управление от рукояток передней панели (местное).

Функция РР. Обеспечивает передачу через магистраль к контроллеру бита состояния ПИ без его адресации. Параллельный опрос позволяет одновременно восьми приборам передать бит состояния, используя линии данных DI01-DI08. Инициатором опроса служит контроллер. Он выдает на линиях ATN – «Внимание» и DIO конец передачи сигнала, одновременное возникновение которых является командой параллельного опроса. Схема параллельного опроса в ответ на эту команду осуществляет передачу бита состояния ПИ на одну из линий DIO, закрепленную за прибором.

Функция DC. Позволяет устанавливать отдельные приборы магистрали и их группы в исходное состояние.

Функция DT. Обеспечивает возможность инициации какой-либо операции (например, измерения) отдельным прибором или группой приборов.

Из всех перечисленных интерфейсных функций любые функции в соответствующих сочетаниях могут быть включены в состав интерфейсного узла того или иного прибора, каждая интерфейсная функция, реализуемая в приборе, позволяет ему выполнять прием, передачу и определенную обработку сообщений. Вследствие этого каждая интерфейсная функция может содержать одно или несколько взаимоисключающих состояний. В группе взаимосвязанных и взаимоисключающих состояний только одно состояние может быть активным в один и тот же момент времени. Диаграммы состояний интерфейсных функций можно представить направленным графом (графом состояния). Например, функция АН может иметь состояния: прибор не готов к приему, функция АН в резерве.

Функционирование приборов и устройств в системе обеспечивается при помощи дистанционных (сигналы 2,6 на рисунке схемы) и местных (сигналы 5) команд. Дистанционные команды – это те, которые передаются по магистрали интерфейса от одного прибора или устройства к другому с целью изменения состояния их интерфейсных функций. Местные команды поступают в узлы, реализующие приборные функции, или генерируются ими. Местные команды могут изменять состояния связанных с ними интерфейсных функций.

Дистанционные команды разделяются на однолинейные, передаваемые каждая по своей линии, и многолинейные, передаваемые кодом по линиям DIO в сопровождении команды ATN. Однолинейными являются, например команды DAV, NDAC, REN по смыслу совпадающие с наименованием соответствующих линий. Многолинейных команд порядка 26. Их перечень и коды можно найти в справочнике: Интерфейсы систем обработки данных.Авторы Мячев А.А. и др. Изд-во Радио и связь, 1989.

Многолинейные команды делятся на первичные и вторичные. К первичным командам относятся универсальные команды, адресованные команды и адреса ПП и ПИ. Адрес команды действуют только на те функциональные устройства (приборы), которые предварительно выбраны адресом, а универсальные команды воздействующие на все функциональные устройства без предварительной адресации.

Надеюсь, вам теперь становиться понятно, почему под интерфейсом согласно ГОСТ 15971-74 понимается совокупность аппаратурных, программных и конструктивных средств.