Экспериментальные методы ядерной физики (ЭМЯФ) / Деменков

т. е. логическому нулю соответствует высокий уровень ( +2,5 В). Для логической единицы используют низкий уровень ( +0,5 В). «Отрицательная» логика позволила реализовать на магистрали «проводное» ИЛИ. Передача сигналов на магистрали ведется с помощью интегральных схем типа ТТЛ с открытым коллектором (ОК).

К магистрали может обратиться любой модуль крейта согласно действующему протоколу. Через разъемы LEMO МК 50В, установленные на передних панелях, измери тельные модули обмениваются по кабелям информацион ными и логическими сигналами. Их дискретные уровни обратны логическим уровням стандарта NIM (рис. 82в), однако временные их параметры (длительности сигналов) равнозначны.

15.6.

МАГИСТРАЛЬ САМАС И ЕЕ СТРУКТУРА

Магистраль крейта — многопроводная среда, состоящая из ряда шин, обеспечивающих взаимодействие измери тельной системы с ЭВМ по заданным критериям. В соста ве магистрали САМАС можно выделить ключевые груп пы шин: питания, управления, а также шины записи и чтения. Шины питания занимают 14 нижних контактов двухстороннего 86 контактного разъема магистрали по семь контактов с каждой стороны.

Если смотреть на крейт спереди и левую часть разъема обозначить как А, то правая его часть будет Б. Тогда ниж ний контакт разъема А1 — земляная шина; А2 — резерв; А3 — +12 В; А4 — резерв; А5 — ~ 117 В; А6 — +200 В; А7 — –12 В. Правая часть разъема Б: нижний его контакт Б1 — земляная шина; Б2 — +6 В; Б3 — +24 В; Б4 — чи стая земля; Б5 — ~ 117 В; Б6 — –6 В; Б7 — –24 В. Соеди ненные друг с другом сквозными линиями связи, т. е. от дельными проводниками, эти контакты в 25 разъемах крейта образуют шину питания магистрали САМАС.

Выше шины питания находится 24 разрядная шина считывания цифровой информации из измерительных мо дулей крейта. На левой стороне разъема (контакты А8–А19)

размещены 12 четных ее разрядов (R2–R24). Контакты Б8–Б19 правой части разъема связаны с 12 нечетными разрядами (R1–R23) этой шины. Далее следует 24 разряд ная шина записи цифровой информации в виде кода в мо дули крейта. Ее 12 четных разрядов W2–W24 занимают левую часть разъема (контакты А20–А31). На правой ча сти разъема (контакты Б20–Б31) находятся 12 нечетных

ееразрядов W1–W23.

Вверхней части разъема размещаются резервные ши ны и шины управления магистрали САМАС. Магистра лью управляет контроллер крейта (КК). На ней КК гене рирует два вида операций: адресные и безадресные. Они сопровождаются сигналом ЗАНЯТО на сквозной линии связи В (Б43). При этом сигнале другие операции на маги страли не производятся. Адресные операции связаны с отдельным модулем, безадресные действуют сразу на все модули крейта. Это сигналы ПУСК линия Z (Б33), СБРОС линия С (А36) и «ЗАПРЕТ» линия I (A37). Два первых из них сопровождает импульс СТРОБ 2 по линии (А32).

Вадресных или командных операциях используются функции F1–F16 и субадреса А1–А8, выставляемые на сквозных линиях магистрали (Б38–Б42) (Б34–Б37) соот ветственно. С их помощью задается вид операции, выпол няемой в измерительном модуле (ИМ), который обратил ся в КК по отдельной линии связи L (А34). Четные разря ды записи и чтения (А8–А31) в разъеме последней (25 й) станции крейта заменены индивидуальными линиями свя зи L1–L24 каждого ИМ с КК. Нечетные разряды чтения и записи в нем (Б8–Б31) заменены индивидуальными ли ниями связи N1–N24 КК с ИМ (А35). Структура связи между отдельным модулем и КК представлена на рисун ке 85.

На каждую командную операцию КК вида NAF (N — номер модуля, А — субадрес в нем и F — реализуемая функция) ИМ выделяет сигналы ОТВЕТ линия Q (Б32) и КОМАНДА ПРИНЯТА линия Х (А38). Эти сигналы на ри сунке 22 представлены в виде отклика ИМ. Время между разными операциями на магистрали крейта задают два

Рис. 85

Структура связи между измерительным модулем (ИМ) и контроллером крейта (КК)

сигнала: СТРОБ 1 линия S1 (А33) и СТРОБ 2 линия S2 (А32). Резервные сквозные шины Р1, Р2 (А43, А42) и ре зервные индивидуальные контакты Р3–Р5 (А41–А39) мо гут использоваться для расширения функций САМАС.

15.7.

ОПЕРАЦИИ НА МАГИСТРАЛИ САМАС

Взаимодействие между ИМ и КК выполняется за опре деленное время, получившее название цикла САМАС. Стандарт регламентирует характер командных кодовых операций (их адресные версии), а также их безадресные варианты. В обоих случаях стандарт определяет исполь зуемые линии связи, необходимый состав сигналов, их длительности и т. д.

Простые безадресные операции выполняются с исполь зованием команд (F8–F15) и (F24–F31). При этом не ис пользуются ни шины R (чтения), ни шины W (записи). Выполняются всего лишь функции обслуживания: блоки ровка (В — занято), пуск (Z — пуск), сброс (С — очистка). Эти операции сопровождаются сигналом S2 СТРОБ 2, кото рый все сбрасывает, включая заявки, блокировки и т. д. Временные диаграммы цикла САМАС безадресных опе раций на магистрали крейта представлены на рисунке 86а.

При адресных операциях используются шины R и W. Процесс чтения информации из ИМ обслуживается коман

Рис. 86

Временные диаграммы цикла CAMAC:

а — для безадресных операций; б — для адресных операций (не показан сигнал L, инициирующий данный цикл).

дами (F0–F7). Запись в него кодовой информации ведется командами (F16–F23). Команды САМАС выбираются в ИМ с помощью дешифратора. Временные диаграммы цикла САМАС при адресной операции (чтение информации из ИМ) даны на рисунке 86б.

Сигнал S1 СТРОБ 1 сбрасывает заявку L в ИМ и счи тывает код с шин R, не меняя их состояние. По сигналу S2 СТРОБ 2 состояние шин R и W может изменяться, посколь ку сбрасываются регистры этих шин и деблокируется вход ИМ. Все эти процессы происходят исключительно в моду ле, с которого поступила заявка L. Длительность обоих циклов постоянна и равна 1 мкс.

15.8. НЕДОСТАТКИ САМАС

И РАЗВИТИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Система САМАС, созданная для ядерно физических ис следований, нашла применение во многих областях науки и техники. Электронные средства этого стандарта исполь зуются при испытаниях нового оборудования, в контроле его параметров, в управлении разными технологически ми процессами и т. д. Однако для целого ряда направле ний эти системы обнаружили свою избыточность, нера циональное использование шин R и W и т. п. В стандарте VME (Versa Modular Europe) их совместили путем муль типлексирования. Плату урезали до 100 286 (мини VME),

но оставили возможность использования макси VME (200286), т. е. почти плата САМАС.

Для физики высоких энергий длительность цикла бы ла большой. В стандарте FASTBUS ее уменьшили до 100 нс, т. е. в 10 раз. Плату увеличили до 400 320 и ее разъем имеет 130 контактов с 32 раздельными шинами R и W. В измерительной технике данного направления приме няются компьютерные технологии и стандарты РС (пер сональных компьютеров). Их реализуют на базе магист рально модульного принципа. Именно он стал негативным фактором и превратился в проблему, которую приходит ся решать разработчикам. Однако это уже другая область совершенствования и развития автоматизации исследо ваний.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Измерительные центры, место и роль измерительных станций или измерительных мест в их составе.

2.Суть модульного принципа в организации электронных средств и его вклад в автоматизацию исследований.

3.Базовые уровни стандарта NIM и его «механика».

4.Параметры источников питания в стандарте NIM. Что было и что осталось?

5.Сигналы для амплитудного анализа, их основные параметры в стандарте NIM.

6.Параметры быстрых сигналов стандарта NIM для наносекунд ного диапазона.

7.Базовый принцип организации стандарта САМАС, его меха нический уровень.

8.Источники питания и их параметры для модулей САМАС.

9.Сигналы стандарта САМАС и их параметры.

10.Магистраль САМАС, организация и базовые шины.

11.Основные операции на магистрали САМАС, их назначение и виды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Абрамов, А. И. Основы ядерной физики. — М. : Энергоатомиздат, 1983. — 256 с.

2.Абрамов, А. И. Основы экспериментальных методов ядерной физики / А. И. Абрамов, Ю. А. Казанский, Е. С. Матусевич. — М. : Энергоатом издат, 1985. — 488 с.

3.Акимов, Ю. К. Полупроводниковые детекторы в экспериментальной физике / Ю. К. Акимов, О. В. Игнатьев, А. И. Калинин [и др.]. — М. : Энергоатомиздат, 1989. — 344 с.

4.Басиладзе, С. Г. Быстродействующая ядерная электроника. — М. : Энергоатомиздат, 1982. — 160 с.

5.Глушковский, Е. М. Быстродействующие амплитудные анализаторы в современной ядерной физики и технике. — М. : Энергоатомиздат, 1986. — 128 с.

6.Горн, Л. С. Современные приборы для измерения ионизирующих из лучений / Л. С. Горн, Б. И. Хазанов. — М. : Энергоатомиздат, 1989. — 232 с.

7.Григорьев, В. А. Электронные методы ядерно физического экспери мента / В. А. Григорьев, А. А. Колюбин, В. А. Логинов. — М. : Энер гоатомиздат, 1988. — 336 с.

8.Данилевич, В. В. Временные измерения в физическом эксперименте / В. В. Данилевич, А. Ф. Чернявский. — М. : Энергоатомиздат, 1984. — 104 с.

9.Мелешко, Е. А. Наносекундная электроника в экспериментальной физике. — М. : Энергоатомиздат, 1987. — 216 с.

10.Мелешко, Е. А. Измерительные генераторы в ядерной электронике / Е. А. Мелешко, А. А. Митин. — М. : Энергоатомиздат, 1981. — 256 с.

11.Певчев, Ю. Ф. Автоматизация физического эксперимента / Ю. Ф. Пев чев, К. Г. Финогенов. — М. : Энергоатомиздат, 1986. — 368 с.

12.Рехин, Е. И. Метод совпадений / Е. И. Рехин, П. С. Чернов, С. Г. Ба силадзе. — М. : Энергоатомиздат, 1979. — 240 с.

13.Цитович, А. П. Ядерная электроника. — М. : Энергоатомиздат, 1984. — 408 с.

14.Шмидт, Х. Измерительная электроника в ядерной физике. — М. : Мир, 1989. — 192 с.

15.Андронов, О. И. Универсальный контрольный генератор / О. И. Анд ронов, В. Г. Бровченко, С. Т. Евдокимов // Приборы и техника экспе римента. — 1992. — № 3.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ