Типовые способы ввода. Роль интерфейсных схем

Л.: Новоселов, Фомин

Ввод информации в ЭВМ

1. Типовые способы ввода. Роль интерфейсных схем.

2. Система САМАС (КАМАК)

3. Интерфейс КОП

Гук М. «Интерфейсы ЭВМ».

Любая современная информационная система строится на основе ЭВМ того или иного класса. Представление информации в ЭВМ – дискретные двоичные коды, в то время как любой объект имеет параметры непрерывные, поэтому обязательным условием для ввода параметров объекта считается наличие интерфейсных схем. Часто эти схемы имеют следующее наименование: адаптер ввода, устройство связи с объектом (УСО), модуль ввода.

Рис.. Ввод параметров объекта в ЭВМ

с помощью интерфейсной схемы.

Основные функции интерфейсных схем:

1. Преобразование информации из одной формы представления (аналоговой) в цифровую с заданной точностью.

2. Мультиплексирование входных информационных потоков выстраивая их в своеобразную очередь для непосредственного ввода информации.

3. Согласование во времени входных потоков в ЭВМ. Для этого согласования интерфейсные схемы имеют устройства памяти. Входная информация преобразуется в цифровую форму и записывается в память интерфейсного модуля. Преобразование и запись может выполняться последовательно для каждого канала, параллельно и одновременно для каждого канала и комбинированным способом. Преобразованный результат хранится в памяти модуля. После окончания цикла преобразования из памяти полученные результаты пересылаются в ЭВМ.

а) последовательная

б) параллельная

Рис.. Интерфейсные схемы с устройствами памяти.

Любой модуль ввода характеризуется:

1) Время преобразования сигнала – время ввода. Это время согласно теореме Котельникова не должно превышать Δt ≤ 1/2f_в. При мультиплексированном вводе Δt определяется суммой времен преобразования по каждому каналу.

Δ t≤ Δt₁ + Δt₂ + …+ Δt_n

N – число вводимых сигналов (каналов).

Δt ≤ 1/2f_в·N

Вывод: мультиплексированный ввод информации используют при низких частотах входных сигналов. Если такой способ требует малых значений времени преобразования Δt, которые технически затруднены, используют параллельный ввод информации или параллельные схемы.

2) Погрешность представления сигнала. δ ≤ δ_доп. Суммарная погрешность должна быть меньше или равна допустимой погрешности преобразования. В первую очередь анализируют требуемую разрядность АЦП. Абсолютная погрешность АЦП оценивается как δ_АЦП = 1/(2ⁿ –1) – интервал квантования. Реальные модули имеют АЦП с разрядность 8; 10; 12; (14); 16. чем выше разрядность преобразования, тем меньшая погрешность представления у модуля.

3) Число каналов ввода и типовых модулей 1 – 256. Это достигается, как правило, мультиплексированием. Модули с малым числом каналов более быстрые.

4) Конструктивное исполнение.

Модули ввода могут быть:

1. Встраиваемые. Модуль не имеет внешнего кожуха и собственного источника питания. Ориентирован на типовой разъем вычислителя, например, машинку PCI (ISA).

2. Самостоятельные конструктивные модули с нешироким спектром параметров.

3. Типовые системы ввода. Конструктивно выполнены в виде стоек с множеством отдельных ячеек, нескольких блоков.

2. Система САМАС (КАМАК)

Система ввода информации получаемой в результате физических экспериментов с объектами, имеющими множество параметров. Была разработана для исследования характеристик объектов в ядерной энергетике. Представляет из себя модульную конструкцию, для которой число входных сигналов может быть переменным и максимальное число (23х7)х3 = 483.

Структурно САМАС представляет из себя стойку с крейтами – блоками – корзина. Число крейтов в одной стойке до 7. Число стоек – 1; 2;3.

Крейт – это конструкция типа параллелепипеда с направляющими, отдельные модули вставляются вкорзину «крейт».

Крейты в стойке объединяются по шине, которая названа ветвью крейта. Число разрядов адреса в шине – 5. Число разряда данных (точность) 24 разряда (3 байта). Разрядность 24 позволяет передавать одновременно 3 байта информации при 8 разрядных АЦП.

Шины управления – выбор крейтов, запуск преобразования, чтения и т.д.

Шина объединяющая крейты, подключается к ЭВМ через стандартный разъем.

Крейт – конструктивная единица в системе, включается 25 позиций подмодулей, 23 из которых занимают измерительные модули и две крайних позиции – контроллер (схема управления крейтом). Контролер последовательно опрашивает каждый модуль и подключает шину данных к шине ветви (к входу ЭВМ).

Порядок работы системы:

- проводится коммутация входных сигналов.

- измерения по всем сигналам одновременно. Результаты измерений фиксируются в выходном регистре измерительного модуля.

- последовательно информация с каждого модуля вводится в ЭВМ. ---

- после ввода последнего слова информации система готова к следующему циклу измерения.

Система разработана достаточно давно и элементная база устарела, на сегодня используют этот принцип, но с новыми крейтами. Непосредственно ветви как таковой уже нет. Крейт подключается по последующему интерфейсу к ЭВМ. В случаях расширения входных сигналов два или несколько крейтов объединятся по последовательному интерфейсу (com. рort – связной порт).

Система САМАС является типовым представителем автоматизированных систем ввода информации в ЭВМ. Используя принцип одновременного измерения в ней формируется наибольшая точность (динамические ошибки сведены к минимуму), число измеряемых сигналов также большое. Недостаток – самостоятельный конструктив, значительной энергопотребление.

Сопряжение блоков САМАС с ПЭВМ.

На сегодня крейты САМАС подключаются по последовательной ветви через типовой порт ПЭВМ, последовательный порт – com. рort. Для этой цели в каждом крейте добавляется модуль сопряжения шины крейта с последовательным портом.

Рис.. Схема подключения крейта САМАК.

2. Канал общего пользования (КОП) – приборный интерфейс представленный для ввода цифровой информации в вычислитель.

Особенности КОП:

1) в качестве источников сигналов служат типовые цифровые измерительные приборы, на которых имеется разъем с надписью КОП. На этом разъеме измерительный прибор дублирует тот цифровой код, что поступает на индикаторы. Разъем включает также служебные сигналы: внешний запуск, сигнал готовности результата, ошибки (переполнения) и признаки измерения.

Таким образом, с измерительного прибора мы можем с помощью шлейфа и контроллера канала общего пользования ввести результат измерения в ПЭВМ. Ввод осуществляется через параллельный порт (LРТ). В простейшем случае для получения результатов измерения одной физической величины контроллер может отсутствовать, но необходима программа, которая запускает цикл измерения прибора, анализирует готовность результата и читает непосредственно результат. Контролер выполняет роль буферной памяти и в зависимости от ее объема может работать с числом каналов до 8. Промышленность выпускала типовые контролеры КОП с соответствующей программной поддержкой. Скорость ввода невысокая. Число циклов чтения меньше 100 в секунду. По своим возможностям Коп может обслуживать физический эксперимент, источником информации, в котором являются типовые цифровые измерительные приборы. Результат измерения представляется двоично-десятичным кодом потетрадно – каждый десятичный разряд индикатора прибора описывается четырьмя двоично-десятичными разрядами.

Рис.. Схема подключения КОП.

Информация по КОП пересылается байтами. 8 разрядов – два десятичных разряда.

Сравнивая систему САМАС и КОП следует заметить, что их приоритетное применение различно:

САМАС – для ввода информации с быстрых источников, число которых значительно. КОП – медленный эксперимент с несколькими физическими величинами. Входная информации для крейтов САМАC– аналоговая. Преобразование в цифры выполняет модуль крейта. Для КОП входная информация – двоично-десятичный код, то есть непосредственное преобразование в цифру выполняет сам прибор.

Современные электрические измерительные приборы имеют встроенный контроллер и последующий интерфейс, что позволяет подключать такие приборы к типовому интерфейсу ПЭВМ.

Рис.. Схема подключения электрических измерительных приборов к ПЭВМ.

Главный недостаток таких систем – необходимость иметь электрический измерительный прибор с той или иной формой выходного сигнала.

Дата добавления: 2014-01-07