удк til <:e

А. П. Иванов, А. Н. Осьмаков, В. В. Лысенко

Система дл* иьиРа, обработки и регистрации информации на кассетной мл

При исследовании естественного электромагнитного поля Земли 'в целях прогноза землетрясений для работы в жестких условиях полевых экспериментов необходимо на­копление больших объемов информации и их длительная непрерывная регистрация.

В настоящей работе представлена многоканальная си­стема для 'сбора, обработки потока информации и хране­ния результатов на долговременном носителе, построен­ная на базе широко известного микропроцессорного на­бора БИС серии КР580 (рис. I).

Блок преобразования кодирует входной аналоговый сиг­нал в формате с плавающей запятой. Под каждое число отводится 12 двоичных разрядов (восемь соответствуют мантиссе числи, четыре — порядку). Такой формат обес­печивает широкий динамический диапазон устройства при малой разрядности.

Информация регистрируется с помощью трехдвигатель-ного лентопротяжного механизма каесетного типа. При записи последовательности двоичных чисел в виде двух-частотнпй манипуляции сигнал кодируется в регистраторе: единица одним колебанием частоты в 5 кГц, нуль — двумя колебаниями частоты 10 кГц. Информация на магнитную ленту записывается последовательным кодом одновремен­но по четырем дорожкам. Для увеличения амплитуды сигнала при воспроизведении частотно-модулированной ин­формационной последовательности режим записи каждой из частот оптимизируется по отдаче,' т. е. каждой частоте соответствует свой ток записи [1, 2]. На МЛ также запи­сывается стробирующий сигнал, содержащий меандр 1,25 кГц, период которого соответствует восьми битам или одному байту информации, причем его срез совпадает с первым битом (число периодов стробирующего сигнала равно числу байтов информации). Кодовая последователь­ность и стробирующий сигнал разделяются при считывании с помощью простых аналоговых фильтров, не вносящих

фазовые искажения. Наиболее распространенные дефекты магнитного носителя, такие как «выпадения» и паразитная

Рис. 1. Блок-схема системы для сбора и регистрации ин­формации

амплитудная модуляция, практически не влияют на запись низких частот порядка 1,25 кГц при скорости 4,76 мм/с. Поэтому потеря нескольких битов (период частоты 5 ил» !0 кГц) не вызывает сбоя синхронизации.

С помощью оптимизации режима записи по отдаче усили­тель на линейном участке АЧХ (0,5...20 кГц) воспроизводит частоты 1,25; 5; 10 кГц с одинаковой амплитудой, ко­торая при считывании 5 и 10 кГц позволяет построить дешифратор кодовой последовательности, не чувствитель­ный к паразитной амплитудной модуляции в пределах ±50 % и детонации ±20 %. При такой низкой чувствитель­ности к помехам плотность записи порядка 120 бит/мм полу­чается даже на лентопротяжном механизме IV класса. Практическая работа с накопителем показала, что при считывании после записи на новую предварительно раз­магниченную кассету, потери информации нет. Исключе­ние составляют кассеты с механическими дефектами.

Передача данных в блок регистрации организуется пачками по четыре байта, которые пересылаются в регистры интерфейса, соответствующие четырем каналам записи. В ре­жиме записи и считывания магнитофон имеет наивыс­ший приоритет.

Данный способ кодирования, применение многоканаль­ной магнитной головки и системы дискретного форми­рования тока записи повышают плотность информации на магнитной ленте; объем хранимой информации на стандарт­ной компакт-кассете С-90 увеличивается до 9 Мбайт неформатной емкости при непрерывной работе устройства. В условиях полевых экспериментов важно уменьшить энер­гопотребление, поэтому часть устройства собрана на КМОП-элементах серии К561.

Работой руководит блок системы управления обработкой, который представляет собой микроЭВМ с ограниченной архитектурой. Машина собрана по классической схеме с 8-разряднон шиной данных и 16-разрядной адресной маги­стралью, которые совместно с линиями управления состав­ляют системную магистраль комплекса. Функции согласо­вания и обслуживания блоков АЦП и магнитофона вы­полняет контроллер ПДП. Информация из блока преоб­разования в оперативную память передается по инициати­ве АЦП по сигналу готовности данных, который поступает на вход требования ACT; ответный сигнал ДАСТ открывает шину данных АЦП.

Рис. 2. Алгоритм программы управления комплексом в режиме длительного накопления информации

Технические параметры системы:

9

8

4

9

4,75 126 10~^в

96

12

6

1.5 0.5

16 По 4 ка-

Улучшение параметров конкретной задачи возможно программными средствами. На рис. 2 представлена блок-схема программы, преобразующей поступающие двухбайт­ные коды оцифровки входного сигнала в более компакт­ный вид и позволяющей без потери точности входной информации увеличить время непрерывной записи на одну кассету в 2—5 раз. Программа иллюстрирует перерас­пределение функций между аппаратными и программными средствами системы.

Работа программы. Оперативная память системы разби­та на четыре области; две временно хранят данные, третья — информацию, подготовленную для вывода на маг­нитную ленту, оставшаяся часть используется для работы программы. Временные входные буферы поочередно запол­няются данными, информация из которых поступает на обработку. По каналу y(i), где i=l,I6, выбираются

i!*

' Тактовая частота процессора, МГц . . Объем, Кбайт

ОЗУ, ...........

РПЗУ ..........

Объем ннфс-vau;r,: на кассете, Мбайт . Скорость движения МЛ, см/с ....

Плотность за-исн информации на МЛ, бит Надежность записи, бит ......

Динамический диапазон. дБ ....

Число разрядов АЦП. бит ......

Потребляемая мощность, Вт:

при заполнении буфера ....

при работе магнитофона .... Время записи буфера, с .....

Число входных каналов, ке более . Последовательная одновременная запись

16 последовательных отсчетов и оценивается разность каж­дой соседней пары. Ряд считается гладким и может быть аппроксимирован степенным полиномом, если ни одна раз­ность не превышает некоторого числа £. Практика показы­вает, что достаточно квадратичного полинома, чтобы вно­симая .ошибка не превышала 1 % (число фиксируемых 'параметров резко сокращается). При быстрых изменениях входных сигналов целесообразно записывать вычисленные разности Д_|=у(| + 1)—y(i), где i=l,15 с начальной при­вязкой абсолютного значения интервала. Так как для вос­становления формы сигнала шаг квантования по времени должен быть много меньше периода сигнала, поэтому порядки величин двух соседних отсчетов одинаковы и раз­ность двух 16-разрядных чисел удается записать в один байт, т. е. для полного восстановления входного сигнала необходимо зафиксировать вдвое меньшее число байтов информации.

УДК 681.326—181.4

Е. И. Альперович, В. Г. Белый, С.-И. Большинский