4.3.4.1 Способы организации взаимодействия телевизионных датчиков с вычислительным устройством

В зависимости от области применения и условий работы АТСНмогут содержать различное число телевизионных датчиков, в их структуре могут использоваться специальные устройства кодирования, уплотнения и записи видеоинформации, аналоговые мультиплексоры, демультиплексоры и т.п. Состав аппаратных средств АТСН в каждом случае довольно специфичен. Однако следует выделить два основных принципа построения архитектуры АТСН, принципиально различающихся по способам сопряжения телевизионного датчика с вычислительным устройством (рис 102).Первый способ (рис. 102а) заключается в использовании режимпрограммного ввода видеоинформации в вычислительное устройство. Сигнал от телевизионного датчика (ТД) поступает в устройствопредварительной обработки (УПО). Здесь осуществляется «привязка» уровня видеосигнала, его необходимое усиление, с целью оптимального согласования с АЦП, и преобразование видеоимпульсов в последовательность цифровых двоичных кодов.

Рисунок 102.Варипнты сопряжения телевизионного датчика с вычислительным устройством (а-программный режим обмена; б-режим прямого доступа).

С выхода УПО двоичные коды поступают в буферное запоминающее устройство (БЗУ), где накапливаются в виде массива данных. Посредством устройства ввода вывода (УВВ) данные, накапливаемые в БЗУ, могут пересылаться в оперативную память цифрового вычислительного устройства (ЦВУ) и подвергаться дальнейшей обработке в соответствии с запрограммированным алгоритмом. Таким образом, БЗУ служит для обеспечения условий независимой работы ТД и ЦВУ, функционирующих до начала передачи данных в асинхронном режиме.

При необходимости ввода очередного кадра, которая инициализируется программой, по соответствующей команде УВВ передаёт в БЗУ сигнал «Сброс». После завершения очередного цикла накопления массива данных БЗУ должно подтвердить свою готовность к обмену, передав через УВВ ответный сигнал «требование адреса» (ТА). Тогда ЦВУ в соответствии с разработанной программой выполняет определённое число пересылок данных из БЗУ в собственную оперативную память, запрашивая при этом через УВВ нужные адреса ячеек памяти, из которых осуществляется чтение накопленной информации. Каждая пересылка сопровождается синхронизирующим сигналом «Ввод данных» (ВД), поступающим в БЗУ.

Основное достоинство вышерассмотренного способа сопряжения ТД с ЦВУ заключается в чрезвычайной гибкости алгоритма передачи данных, который можно легко изменять чисто программным путём. Кроме того, для реализации процесса обмена данными как правило удаётся использовать в основном стандартные средства УВВ, входящие в состав ЦВУ и некоторые дополнительные элементы. Недостатком является необходимость ожидания готовности БЗУк передаче данных. Причём это время иногда может быть соизмеримо со временем обработки изображения.

Одной из разновидностей программного ввода данных является ввод данных в режиме прерывания основной выполняемой программы. В этом случае процедура ввода также осуществляется ЦВУ под программным управлением, однако, процедура ввода инициализируется не программой, а какимлибо внешним устройством, например УПО или самим БЗУ. Ввод данных в режиме прерывания позволяет избежать необходимости ожидания готовности БЗУ, связанного с непроизводительной потерей времени ЦВУ.

Второй способ (рис. 102 б) предполагает реализацию режима прямого доступа к оперативной памяти ЦВУ без использования БЗУ. В этом случае процессор ЦВУ как бы временно отключается, а функции по вводу данных в ЦВУ выполняет специальный блок сопряжения (БС). Перед началом цикла ввода БС вырабатывает сигнал «требование прямого доступа» (ТПД). По этому сигналу ЦВУ заканчивает очередное обращение к памяти и посылает в БС ответный сигнал «предоставление прямого доступа» (ПДП). Сразу после этого БС начинает передавать данные, поступающие с УПО непосредственно в оперативную память ЦВУ, формируя при этом адреса ячеек оперативной памяти. Кроме того, БС осуществляет регенерацию памяти ЦВУ. После завершения ввода БС снимает состояние прямого доступа и вновь передаёт управление оперативной памятью процессору ЦВУ.

В режиме прямого доступа достигается предельное быстродействие системы при передаче данных от ТД в ЦВУ, однако это достигается за счет некоторого усложнения аппаратной части и применения более жёсткого алгоритма обмена.