5.2. Протоколы и типовые алгоритмы обмена информацией

Интерфейсы должны включать материалы, регламентирующие обмен информацией в системе, на основе которых составляется соответствующая часть программного обеспечения системы.

Протокол обмена информацией должен соответствовать струк­туре и принципам действия данного ИФ и может устанавливать единицу обмена информацией, формат сообщения, применяемый код, набор информационных, управляющих, сопровождающих и вспомогательных сигналов, набор интерфейсных функций, логиче­ские и временные соотношения сигналов, способ синхронизации, способ формирования и идентификации запроса на обслуживание, способ обмена сообщениями, правила адресации и способ обеспе­чения требуемой достоверности обмена информацией.

Приведем краткие сведения о форматах информационных и управляющих потоков [5.1]. Информационное слово должно со­держать информационную часть, размер которой определяется точностью измерения, и может содержать сопроводительную часть, включающую сигналы состояния, диапазона измерения, идентифи­катора вида информации. Сигнал адреса вводится в информацион­ное слово при выполнении функций коммутации. Полная длина слова от ФБИ обычно не превышает 32 бит. Передача последова­тельным кодом производится начиная со старших разрядов, а при параллельной передаче—младшим разрядом по линии с наимень­шим номером.

Во временном слове текущее время (доли секунды, секунды, десятки секунд, минуты, десятки минут, часы, десятки часов) мо­жет передаваться в двоичном или двоично-десятичном коде. Адрес­ное слово (до 16 бит) должно включать условный номер изме­ряемого параметра и (или) точки пространства. Командное сло-^во (до 16 бит) содержит начальный адрес (при магистральной ■структуре передачи командных слов), команду, расширитель команды (служит для конкретизации условий выполнения коман­ды: уточняет диапазон измерения, уровни калибровочных сигналов и т. п.).

Информационные фразы содержат адресное, временное, команд­ное слова и одно или группу (до 64) информационных слов.

Кадр содержит заголовок (маркер с размером кода от 15 до 32 бит), код объекта с размером кода до 16 бит, код программы, несущий сведения о структуре информационной части кадра и имеющий размер до четырех 16-разрядных слов, код порядко­вого номера кадра и информационную часть, объединяющую це­лое число фраз.

Используя содержательные логические схемы алгоритмов (см. гл. 1), можно описать типовые операции обмена информацией в ИФ.

На рис. 5.3,6 показана последовательность передачи сигналов между ФБП и активным ФБИ, у которого интерфейсный узел име­ет возможность формировать и идентифицировать сигналы своего адреса Adi(l), запрос на передачу (pi(R), формировать информа­ционное слово <I>:=Ad(l) L(L*) T(T*) I(/*), идентифици­ровать команды ФБУ и сообщения ФБП о подтверждении приема

	ФБИ			■ W	ФБП
	ИФУ-,				ИФУ2
	1		; '		i
/1					1			ИФ^ФБУ
<|—			и

а)

[AdffVftft)] -

^у.Чщтлпчтпш*)]-

-%(w) ■

%№*)-

-{[Ado(1№_o(R)][Ad_D(2)0_D(W)]}

^>-

^-

^ е)

ЪЮ-

-Ad₀(Ad1) -Ad_D(Ad_n).

%(*)■

-[Ad_D(AdZ)0_c(W)l

-f_z(W)-

<I1>

-y_z(w.i*)-

6}

-Ш_В(2)Ф₀(Ю]

-%(W)

-[Ad₀(C)L₀(L*)T_D(T*)I_c(I*)}

*- г)

^ w_z(w:i*) »-

Рис. 5.З. Обмен информацией между ФБ и ФБП:

а — схема связи; б — между ФБП в активным ФБИ; в — то же без формирования адреса^ г — между ФВУ и ФБП

информации. Обозначения сигналов на рис. 5.3 расположены под ФБ, которые их формируют, а стрелки указывают ФБ, принимаю­щие эти сигналы. Обмен информацией начинается по инициативе ФБИ, запрашивающего разрешение на выдачу информации Adi(l) cpi(R). Управляющий ФБ формирует командные слова для ФБИ Ad₀(l) Ф₀ (R) и для ФБП Ado(2) C»o(W), разрешающие пе­редать и принять информацию. После получения сигнала от ФБП qj₂(W) о готовности принять информацию ФБИ формирует инфор­мационное слово <1>, включающее адрес Adi(l), диапазон и режим измерения Li, время Ti и данные Ii. Здесь не показаны кон­трольные, тактовые, маркерные и другие вспомогательные сиг­налы.

Обмен информацией между активным ФБИ и ФБП, выполняю­щими те же функции, что и рассматриваемые на рис. 5.3,6, за ис­ключением того, что они обладают способностью не формировать, а лишь идентифицировать свои адреса, представлен на рис. 5.3,е-В этом случае, чтобы определить адрес ФБИ, запрашивающего разрешение на передачу информации, ФБУ формирует последова­тельно адреса до тех пор, пока не будет передан адрес Ad₀(l). Тогда ФБИ Ad(l) должен подтвердить, что именно им сформи­рован сигнал q)i(R).

Если одновременно запрос <p(R) будет выдан несколькими ФБИ, то преимущество должно быть оказано ФБИ, имеющему более высокий приоритет. В данном случае—ФБИ, адрес которого был передан ФБУ первым.

На рис. 5.3,6, в принято, что установление связи между ФБИ, готовым выдать информацию, и данным ФБП определяется ФБУ. Установление такой связи может быть организовано по инициати­ве ФБИ. Однако тогда должны быть расширены функциональные возможности интерфейсного узла ФБИ.

В качестве ФБИ может выступать также ФБУ (рис. 5.3,г). Тог­да СЛСА при работе по инициативе ФБУ и при адресе ФБП, рав­ном /, может принять следующий вид:

[Ad₀(/) 0>o(W)] cpj(W) [Ado(O) L₀(L*)X

ХТ₀(Г*) Io(/*)] cp,(W:I*).

Реализация рассмотренных процедур обмена информацией мо­жет быть выполнена различными способами. При последователь­ном способе обмена информацией все составляющие алгоритма обмена информацией будут передаваться по одному магистрально­му каналу связи. Так, например, для обмена информацией между ФБИ и ФБП (при управляющем участии ФБУ) согласно рис. 5.3,6 алгоритм обмена информацией будет выглядеть следующим об­разом:

[Ad, (1) q)i(R)]{[Ad₀(l) CD₀(R)][Ad₀(2)X

X<MW)]}<p_s(W)[Ad,(l) L,(L*) Т^Г*) Ii(/*)]cp_s(W:/*).

Некоторого уменьшения общего объема передаваемой инфор­мации при этом можно добиться жесткой регламентацией после­довательности передачи информации в словах.

Если передача информации выполняется по предназначенным только для этого шинам, то отсутствует необходимость в сигнале, обозначающем вид передаваемой информации. При вызове какого-либо ФБ из ФБУ по радиальной линии будем пользоваться обо­значением Ad*. В этом случае для вызова ФБ достаточно одного

L-J импульсного сигнала по этой линии.

Другим граничным способом в магистральной системе шин бу­дет параллельный способ обмена информацией. При этом способе для передачи каждой из составляющих алгоритма обмена инфор­мацией используются самостоятельные каналы связи. Тогда со­держание каждого слова без идентификаторов возможно передать за один такт. В этом случае суммарный объем потоков информа­ции уменьшается благодаря тому, что отсутствует необходимость передавать указатель каждого слова I, Ф, Ad, ф, L, Т и др., так как для этих слов выделены специальные шины. Однако при этом количество оборудования становится весьма большим.

В большинстве существующих цифровых ИФ используется ма­гистральная система шин с комбинацией последовательного и па-валлельного, синхронного и асинхронного способов обмена ин­формацией. В ряде случаев, в частности для передачи адресован­ных операторов, используется радиальная система шин.

Следует еще раз подчеркнуть, что в любых ИФ реализуются типовые алгоритмы обмена информацией, а различия ИФ связаны с организацией системы шин, способом обмена информацией и возможностями интерфейсных узлов ФБ.