ЛЕКЦИИ ПО ТСАУ

Блок управления предназначен для установки общих параметров работы для всех каналов, чтения информации о состоянии каналов, разрешения запрета работы каналов.

Блок управления КПДП включает 4 регистра:

Регистр управления КПДП;

Регистр состояния КПДП; Регистр масок; Регистр запросов.

Регистр управления КПДП (адрес 8h), 8-разрядный, доступен процессору для записи, определяет основные параметры работы контроллера.

При включении питания BIOS инициализирует регистр управления = 00000000, это значит, что устанавливается режим память– ВУ, временной цикл ПДП обычный, уровень сигнала запроса DREQ высокий, DACK – низкий, приоритеты фиксированные.

Рис.11.4. ФорматрегистрауправленияКПДП

Регистр состояния КПДП 8-разрядный (адрес 8h) фиксирует состояния счетчиков каналов и наличие или отсутствие запросов каналов ПДП. Регистр состояния доступен процессору для чтения.

101

Рис.11.5. Формат регистра состояния КПДП Биты 3-0 устанавливаются в 1 при достижении счетчиками каналов 3-0 конечных значений, сбрасываются после чтения регистра; биты 7-4 устанавливаются в 1, если имеется запрос ПДП от каналов 3-0.

Регистр запросов КПДП 4-х разрядный, предназначен для организации программного запроса ПДП, формат такой же, как и у регистра маски.

Рис.11.6. Формат регистра запросов КПДП.

Регистр маски КПДП 4-х разрядный, используется для маскирования/разрешения запросов ПДП каналов. Регистр доступен процессору для записи.

М3 М2 М1 М0

Рис. 11.7. Формат регистра маски КПДП

Разрешение (запрет) определенного канала ПДП может выполняться командой записи (рис.11.7.) по адресу Ah. Биты 0,1 определяют канал, а бит 2 – состояние канала.

Сброс регистра маски выполняется путем записи произвольного значения по адресу Eh.

Каналы контроллера ПДП.

Каналы КПДП содержат по одному 8-разрядному регистру режима и по четыре 16-разрядных:

регистр адреса базовый, регистр счетчик базовый, регистр адреса текущий, регистр счетчик текущий.

Регистр режима (адрес Bh для любого канала) определяет режим работы канала, процессору доступен для записи.

102

Рис. 11.8. Регистр режима работы каналов

Назначение отдельных разрядов регистра: биты 1,0 – номер канала, биты 3,2 – тип цикла ПДП, бит 4 –1/0 автоинициализация канала – разрешена/запрещена, бит 5 определяет инкремент или декремент адреса ОЗУ, биты 7,6 определяют режим обслуживания.

В цикле проверка выполняется псевдопередача: линии MEMR/IOW, IOR/MEMW остаются пассивными.

В режиме одиночной передачи (01) контроллер после передачи каждого байта освобождает шину минимум на один цикл, но как только обнаруживает активный сигнал DREQ, инициирует следующую передачу. В режиме блочной передачи (10) шина не освобождается до окончания передачи блока. Режим передачи по требованию (00) аналогичен предыдущему, но после каждой передачи проверяется сигнал DREQ. Если он пассивный, передачи приостанавливаются до получения активного сигнала DREQ.

Регистр адреса базовый хранит начальный адрес ОЗУ канала ПДП. Регистр счетчик базовый хранит число циклов ПДП минус 1. В процессе работы канала содержимое базовых регистров не меняется.

Регистр текущего адреса содержит текущий адрес памяти обмена. После выполнения цикла ПДП содержимое этого регистра инкрементируется или декрементируется.

Регистр счетчик текущий содержит число слов, предназначенных для передачи, минус 1. При выполнении операций обмена данными регистр работает в режиме вычитания.

103

Запись в регистры текущего адреса или в текущий счетчик одновременно загружает и соответствующий базовый регистр. Чтение возможно только из текущего регистра адреса или счетчика.

Так как контроллер может одновременно принимать по одному байту, чтение (запись) каждого из 16-разрядных регистров производится двумя операциями ввода (вывода). Для загрузки регистров счетчиков и регистров адресов в контроллере существует триггер первый/последний. Если первоначально триггер первый/последний находится в состоянии 0, то выводимый в эти регистры байт загружается в младший байт, а триггер первый/последний устанавливается в 1. Единичное состояние триггера направляет байт данных в старший байт. После этого триггер сбрасывается в 0. Для инициализации триггера до начала операций ввода-вывода предназначен приказ сброса триггера первый/последний, который выполняется операцией запись в регистр по адресу Ch произвольного значения.

11.4Регистр временного хранения данных при передаче типа память-память

Адрес регистра Dh, процессору доступен для чтения, используется для хранения байта данных при передаче память−память. Режим передачи память/память позволяет осуществлять перемещение потоков информации в поле ОЗУ. Для реализации этого режима используются каналы 0 и 1 КПДП1. Передача инициируется программно установкой DREQ0=1 в канале 0. После прихода сигнала разрешение шины — HLDA=1 от ЦП, КПДП считывает данные из ячейки памяти с адресом из регистра канала 0 и записывает их в регистр временного хранения. В следующем цикле на магистрали данные из регистра временного хранения записываются в ячейку памяти с адресом из

104

регистра адреса канала 1. Канал 0 может быть запрограммирован на передачу информации без изменения адреса.

Это позволяет заполнить ячейки ОЗУ константой.

11.5 Каскадирование контроллеров Каскадирование контроллеров ПДП выполняется с целью увеличения числа каналов ПДП. При каскадировании один контроллер ПДП подключается как основной и остальные контроллеры – дополнительные.

При каскадировании КПДП, выводы запрос шины (HRQ) и разрешение шины (HLDA) дополнительной схемы подключаются к выводам запрос ПДП (DREQ) и разрешение ПДП (DACK) основной схемы.

Сигналы запрос шины - HRQ, разрешения шины - HLDA дополнительного контроллера ПДП проходят через схемы приоритетов основного КПДП.

Никакие другие сигналы основного КПДП в формировании циклов ПДП дополнительного контроллера не участвуют.

Рис. 11.9. Схема каскадирования контроллеров

Другие КПДП могут быть подключены к входам основной или дополнительной схемы КПДП. Приоритеты каналов ПДП: 0, 1, 2, 3, 5, 6, 7.

Особенности работы КПДП2:

Каналы 5-7 обеспечивают 16-битовую передачу данных.

В регистры адреса каналов загружаются биты адреса А1 – А16, а в регистры страниц биты А17 – А23 на линии А0=0. Максимальный размер страницы составляет 128 килобайт или 64 Кслов.

Адреса регистров КПДП2 = C0h + Адрес регистра КПДП1*2.

105

Лекция №12. Автоматизированные системы на основе унифицированных магистрально-модульных интерфейсов

Под стандартом на интерфейс понимают совокупность условий, которые обеспечивают возможность соединения функциональных элементов определенной системы в различного вида структуры. Принципы построения таких интерфейсов – унификация информационных, энергетических и конструктивных связей элементов.

Унификация конструктивных связей элементов включает унификацию разъемных и кабельных соединений, конструкций для механической защиты и размещения элементов.

Унификация энергетических связей включает унификацию значений питающих напряжений, допустимые отклонения напряжений от номинальных и допустимую токовую нагрузку.

С целью унификации информационных связей элементов автоматизированных систем (АС) устанавливается:

•Вид и количество сигналов, передаваемых через интерфейс;

•Пространственно-временные диаграммы передачи сигналов;

•Система кодирования сигналов;

•Допустимое расстояние передачи сигналов.

По виду сигналы, передаваемые через интерфейс делятся на:

1.Сигналы данных — несут информацию о состоянии объекта автоматизации или служат для управления объектом автоматизации. Число линий данных: 8, 16, 24, 32, 64.

2.Статусно-управляющие сигналы – несут информацию о состоянии компонентов АС или предписывают этим элементам подготовку к выполнению, начало выполнения или извещают о завершении операций.

3.Адресные сигналы служат для установления связи центрального устройства с одним из элементов.

Для кодирования сигналов, передаваемых через интерфейс чаще всего используется код международного института стандартов ISO 7bit, а также коды двоичные, двоично-десятичные, шестнадцатеричные и т.д. Стандарт как правило не накладывает ограничения на систему кодирования сигналов, т.к. считается что если наложить какие-то ограничения, обязательно найдется прибор, который будет нельзя подключить к системе.

Пространственно-временные диаграммы передачи сигналов определяют процедуру взаимодействия компонентов подсистемы, существует 2 вида процедур взаимодействия:

1. Синхронное взаимодействие; 2. Асинхронное взаимодействие.

При синхронном взаимодействии обмен данными выполняется за фиксированный интервал времени. Иными словами, источники и приемники сообщений должны иметь возможность приема информации в указанный интервал времени, источники приема должны иметь одинаковое быстродействие.

При асинхронном взаимодействии (hand-shake) передающий модуль сообщает о готовности данных для передачи, затем принимающий сообщает, что данные приняты.

Асинхронный обмен более универсален, т.к. источники и приемники могут иметь разное быстродействие. Синхронный обмен обладает существенно большей помехоустойчивостью. Преимущества стандартных интерфейсов при производстве:

1

2

Вилка

разъема

Плата

3

Рис. 12.3. Схема для питания +5 В

±24 В для питания транзисторов. В крейте предусмотрены дополнительные источники питания: ±12 В для питания интегральных микросхем. Напряжение ±12 В получают с помощью конвертора напряжения.

Общая мощность в крейте не должна превышать 200 Вт, в одной станции – 8 Вт. Информационная совместимость элементов системы по характеристикам сигналов.

•Аналоговые сигналы должны лежать в диапазоне 0’5 В – для однополярных сигналов, – 5 ’ +5 В для двуполярных сигналов.

•Логические сигналы: ТТЛ ИС – для сигналов, передаваемых по несогласованным линиям, ЭСЛ ИС – для согласованных сигналов 50 Ом. Внутренние сигналы, передаваемые по магистрали крейта: ТТЛ ИС.

12.3Магистраль крейта КАМАК

Магистраль крейта КАМАК служит для обмена информацией между контроллерами и функциональными модулями. По типу соединений линии магистрали делятся на 2 типа:

1.Сквозные линии, объединяющие одноименные контакты всех разъемов с 1 по 25 за исключением линий R, W. Линии R, W объединяют одноименные контакты всех разъемов только нормальных станций.

2.Индивидуальные линии, объединяющие определенный контакт нормальной станции с определенным контактом управляющей станции.

4