LEKCIJA_8
.docЗначительный объем потоков измерительной и управляющей информации между двумя частями прибора потребовал организации специальных каналов связи и создания соответствующих интерфейсных устройств обслуживания этих каналов и блока сопряжения исполнительного (см. рис. 8.7).
Основными задачами блока сопряжения исполнительного являются прием управляющей информации блока управления, передача в блок управления информации АЦП и формирование сигналов магистральной связи внутри аналоговой части (БФ). Связь БФ с цифровой частью реализуется по трем каналам связи: по одному каналу производится передача управляющей информации в функциональный блок (канал ввода информации), по другому каналу осуществляется передача информации АЦП в блок управления (канал вывода информации); синхронизация ввода-вывода осуществляется по третьему каналу — каналу синхронизации — сигналами, передаваемыми из блока управления.
Рис. 8.9. Функциональная схема ЦАП
Рис. 8.10. Распределитель команд управления функциональным блоком
Рис. 8.11. Структурная схема блока управления
Передача информации в каналах осуществляется через импульсные трансформаторы для обеспечения гальванической развязки.
На рис.8.10 показана упрощенная схема распределения команд управления функциональным блоком. Все приемные регистры, осуществляющие непосредственное управление, подключены информационными входами параллельно к шине данных. Информация записывается в тот регистр, адрес которого устанавливается на адресной шине (в двоичном коде) в момент появления разрешающего импульса на шине (разрешения записи).
Аналого-цифровой преобразователь, примененный в приборе, реализует принцип двойного интегрирования. Запуск АЦП осуществляется по внешней команде, вырабатываемой в блоке управления.
Блок управления БУ (рис. 8.11) предназначен для осуществления взаимосвязи между функциональным блоком и оператором (непосредственно или через КОП). Структура и принцип работы БУ определяются задачами реализации рассмотренных выше алгоритмов работы прибора, задачами автоматической калибровки, обработки информации и интерфейса. Функции, выполняемые БУ, можно разделить на два вида: функции обмена информацией с внешней средой (оператором или КОП) и функции управления аналоговым блоком в процессе выполнения измерений. Основу работы БУ составляет встроенная микро - ЭВМ на базе микропроцессора. В целом БУ состоит из микро-ЭВМ, содержащей платы центрального процессора ЦП, постоянного запоминающего устройства ПЗУ и оперативного запоминающего устройства ОЗУ. В ПЗУ хранится полная рабочая программа, запрограммированная при выпуске прибора и неизменная в течение всего срока службы, ОЗУ служит для хранения индицируемых данных, результатов промежуточных вычислений и других переменных величин, сохраняемых только в процессе работы прибора. Вторая часть БУ — устройства связи или интерфейсы, соединяющие микро-ЭВМ с различными блоками прибора. Информация о временных интервалах, необходимых для автокалибровки прибора, о температуре внутри аналогового блока прибора представляется узлом синхронизации БУ.
Интерфейсы КОП выполняют функцию связи прибора с КОП. С одной стороны он подключен к системной шине БУ, с другой — к коммутатору, устанавливающему режим работы прибора при дистанционном управлении. Интерфейс КОП реализует механическую, электрическую и частично логическую совместимость с каналом общего пользования. Блок интерфейса индикатора осуществляет управление передней панелью прибора: платой индикатора и платой кнопок. Здесь применены прогрессивные методы взаимодействия микро-ЭВМ с передней панелью — мультиплексная индикация и сканирование кнопочной матрицы с целью обнаружения нажатой кнопки.
Рис. 8.12. Алгоритм работы блока управления
Блок сопряжения управляющий БСУ осуществляет специальную (последовательную) связь между микро-ЭВМ и функциональным блоком.
Все платы БУ связаны единой системой шины. Всякий обмен информацией внутри блока управления и с функциональной секцией осуществляется по системной шине блока управления ведущим модулем — центральным процессором ЦП, т. е. одно из устройств, участвующих в обмене, всегда ЦП, а другое определяется рабочей программой. Так, например, если информацию из аналогового блока необходимо записать в ОЗУ, то она будет принята ЦП, а затем передана из ЦП в ОЗУ. Схема программного обеспечения работы прибора (рис. 8.12) совместно со структурной схемой БУ (рис. 8.11) позволяют проследить работу прибора в целом.
При включении прибора в сеть производится «очистка по питанию»: удержание ЦП в исходном состоянии до тех пор, пока напряжения источников питания не достигнут номинальных значений, после чего начинает выполнение программы, выполняющей начальные установки. Программа автотестирования проверяет все узлы БУ и работоспособность канала связи с аналоговым блоком. В случае отказа какого-либо узла на индикаторном табло высвечивается мнемоническое обозначение «НЕ РАБ — XX», где XX — десятичное число от 00 до 99, соответствующее виду неисправности. В случае неисправности табло загорается светодиодный индикатор «Отказ».
Предусмотрены два способа обмена информацией ЦП с внешними устройствами: программируемый и по прерыванию.
В первом случае обмен информацией с внешним устройством производится по текущей программе, причем ЦП должен периодически обращаться к внешнему устройству, определяя, не появилась ли у него новая информация. При втором способе обмена работа процессора по текущей программе прерывается, если от внешнего устройства поступил сигнал о его готовности обменяться информацией, и он переходит на подпрограмму обслуживания данного устройства. Завершив обслуживание, процессор продолжает выполнение прерванной программы.
В микро-ЭВМ реализована восьмиуровневая приоритетная система прерывания, позволяющая обслуживать восемь внешних устройств, причем запросы с более высоким уровнем приоритета могут прерывать подпрограммы, обслуживающие запросы более низкого уровня приоритета, но не наоборот.