Файл: Kurs_lektsy_TS_AiU.doc

2. Многоканальное измерение с прерыванием.

Момент начала каждого Т_СКопределяется ЗП канала 1.T_OUT0используется для установки канального интервала,T_OUT1 для установкиT_СК.

Лекция №8 Автоматизированные системы на основе стандартных магистрально-модульных интерфейсов.

Под стандартом на интерфейс понимают совокупность условий, которые обеспечивают возможность соединения функциональных элементов определенной системы в различного вида структуры.

Принцип построения таких интерфейсов – унификация информационных, энергетических и конструктивных связей элементов.

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.

Виды сигналов:

1. Сигналы данных - несут информацию о состоянии объекта автоматизации или управляют объектом автоматизации, линии данных: 8, 16, 24, 32, 64.

2. Статусно-управляющие сигналы – несут информацию о состоянии компонентов АС или предписывают этим элементам подготовку начала выполнения.

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

Система координирования сигналов:

Чаще всего используется код ISO7bit, а также используются коды двоичные, двоично-десятичные, шестнадцатеричные и т.д. Стандарт не накладывает ограничения.

Пространственно-временные диаграммы передачи сигналов определяют процедуры 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 приема должны иметь возможность приема информации в этот 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.

Синхронное взаимодействие более универсальное, но асинхронное обладает существенно большей помехоустойчивостью.

Унификация электрических связей устанавливает унификацию питающих напряжений, допустимые отклонения напряжения от номинала и допустимую токовую нагрузку.

Конструктивная совместимость предусматривает унификацию разъемных и кабельных соединений.

Преимущества стандартных интерфейсов при производстве:

1. Единообразие технологий при многообразии типов;

2. Возможность непрерывного наращивания номенклатуры по мере необходимости.

Преимущества при эксплуатации:

1. Упрощается эксплуатация и обслуживание систем;

2. Упрощается реорганизация систем;

3. Возможность использования опыта большого количества разработчиков и пользователей таких систем.

Будем рассматривать интерфейсы:

1. КАМАК (CAMAC - computer application for management and control);

2. Приборный интерфейс HP-IB.

Лекция №9 Интерфейс камак (camac).

Интерфейс КАМАК (CAMAC) – модульная система электронного оборудования, объединенная единым интерфейсом и позволяющая проводить сбор данных, автоматические измерения и управление объектами или процессом.

Имеет магистрально-модульный принцип построения и программный способ управления.

9.1 Конструктивная совместимость элементов системы.

С целью обеспечения конструктивной совместимости стандарт определяет конструкции двух элементов:

1. Крейт (каркас);

2. Вставной модуль.

Крейт – конструкция со стандартными внутренними размерами окна (ширина: 480 мм, высота: 200.9 мм, глубина: 360 мм). Содержит по 25 верхних и нижних направляющих, по которым в него вставляются модули. В тыльной части крейта расположены 86-контактные розетки разъемов. Пара направляющих и розетка разъема образуют установочную станцию. Левые станции (1-24) называются – нормальные, правая станция (25) – управляющая (распайки их различаются). Разъемы крейта соединяются определенным образом многопроводным каналом связи – магистралью крейта.

Рис. 9.1 Конструкция крейта.

Вставной модуль представляет собой блок (высота: 221.5 мм, глубина: 305 мм, ширина лицевой панели: 17,2*К мм, где К=1, 2, 3, ..), состоящий из передней (лицевой) панели, на которой расположены органы ручного управления и связи с объектом; верхнего и нижнего ребер, которые скользят по направляющим установочной станции крейта, и монтажной платы с 86-контактной вилкой разъема. Минимальная ширина передней панели 17,2 мм равна расстоянию между соседними установочными станциями.

Рис. 9.2 Конструкция вставного модуля.

Все модули КАМАК делятся на функциональные и управляющие. Функциональные модули выполняют определенные функции, необходимые для управления объектом, в соответствии с сигналами, поступающим по магистрали. Состав и расположение функциональных модулей - произвольное. Управляющий модуль устанавливает непосредственную связь ЭВМ с крейтом и управляет работой функциональных модулей. Управляющий модуль в крейте (как правило, он один) всегда занимает 25 управляющую станцию и хотя бы одну из нормальных станций (часто 24).

Энергетическая совместимость:

±6 В для источника питания: +6 В – ТТЛ, -6 В – ЭСЛ. Для питания используется 5 В, а 1 В гасится.

Для питания +5 В используется следующая схема:

Рис. 9.3 Схема для питания +5 В.

±24 В для 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:

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.

Рис. 9.4 Передающий каскад.

Рис. 9.5 Приемник.

9.2 Магистраль 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.

R,Wобъединяют разъемы только нормальных станций.

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

Рис. 9.6 Магистраль крейта КАМАК.

По магистрали крейта передаются адреса, команды, данные, статусная информация и напряжение питания. Группа линий связи, предназначенная для сигналов одинакового функционального назначения, называется шиной.

Шина данных 24 разрядная, однонаправленная, состоит из 24 линийR(“Чтение”) и 24 линийW(“Запись”). По линиямWконтроллер может пересылать информацию в функциональный модуль, по линиямRфункциональный модуль может пересылать информацию контроллеру. Обмен данными может выполняться словами длиной до 24 двоичных символов, младший бит передается по линииR1.

Шина адресасостоит из 24 индивидуальных линий “номер станции” (N1-N24) – по линиямNпередается адрес модуля, такой способ адресации называется географической адресацией. Также имеет 4 сквозных линии:A8,A4,A2,A1 – по ним передается субадрес элемента в модуле. Адрес некоторого элемента функционального модуля складывается из номера установочной станцииN_iи кода субадреса. Дешифрация субадресов выполняется непосредственно в адресованном модуле.

Шина управления состоит из 5 сквозных линий “Операция” (F16,F8,F4,F2,F1) и 3 линий “Общее управление” (Z,C,I). Сигналы на линияхFпозволяю контроллеру передавать 32 различных кода операций отF(0) (F16=F8=F4=F2=F1=0) доF(31) (F16=F8=F4=F2=F1=1), которые должны выполняться адресованным модулем. Коды операций полностью декодируются в модуле.

Сигналы общего управления позволяют выполнять безадресные операции общего управления одновременно во всех модулях крейта. Сигнал Z(“Пуск” ) служит для начального запуска системы, позволяет установить все регистры данных, управляющие регистры и отдельные триггеры в определенное начальное состояние. СигналC(“Сброс”) служит для установки в исходное состояние выбранных разработчиком регистров и отдельных триггеров. Разница в действии сигналовZиCзаключается в том, что сигналZдолжен обязательно использоваться разработчиком, а сигналCможет использоваться по усмотрению разработчика. СигналI(“Запрет”) может запрещать действия в модуле, предусмотренные разработчиком.