DE3618469A1 - Schnittstelle fuer pc's - Google Patents

Description

Schnittstelle für PC's welche die Möglichkeit bietet, komplexe und zeitkritische Maschi­ nensteuerungen direkt am Bildschirm zu entwickeln und zu testen, sowie Maschinen direkt vom PC aus zu steuern.

Bereits heute stehen Anwendern Steuerungen für fast alle denkba­ ren Anwendungfälle in hervorragender Qualität zurVerfügung. Kleine und mittlere Firmen, die entsprechend qualifiziertes Per­ sonal weder finden noch auslasten können, und daher auch die teuren Entwicklungssysteme für Steuerungen nicht nutzen können, haben jedoch mit großen Schwierigkeiten zu kämpfen.

Die Probleme in der Kommunikation zwischen Anwendern ohne Kennt­ nisse von den Möglichkeiten und Erfordernissen von Hard- und Software und Informatikern ohne die genaue Kenntnis des zu steu­ ernden Verfahrens und seiner inneren Verknüpfung und deren Folgen in Bezug auf anfallende Kosten und Zeitbedarf werden bekannt vorausgesetzt.

Dazu kommen die rasante Entwicklung der Technik be­ dingten Probleme. Systeme werden durch neue, leistungsfähigere ersetzt. Für die ausgelaufenen Systeme läßt die Produktpflege für Hard- und Software in der Regel schnell zu wünschen übrig. Große Firmen sind an Steuerungen in kleinen Stückzahlen wenig interessiert und kleine, wendige Firmen oft zu schnell wieder vom Markt verschwunden und können ihrem ehemaligen Kunden nicht mehr helfen.

Besonders groß werden die Schwierigkeiten, wenn es gilt, ein nicht mehr auf dem Markt befindliches, nur in kleinen Stückzahlen gebautes System vor Ort in fremden Ländern zu reparieren.

Ganz anders sieht es auf dem Gebiet der allgemeinen Datenverar­ beitung aus. Hier hat sich mit dem PC ein Standard herausgebildet, mit dessen Bedienung und Wartung man überall auf der Welt ver­ traut ist. Neu- und Weiterentwicklungen erfolgen so, daß vor­ handene Programme weiterverwendet werden können.

Die Entwicklung eines Programmes kann direkt am Bildschirm eines vertrauten Gerätes erfolgen, dessen Leistungsfähigkeit im allge­ meinen mehr als ausreicht und welches daneben auch alle anderen Arbeiten der Datenverarbeitung ausführen und deshalb optimal ge­ nutzt werden kann. Es wird eine weitverbreitete Maschinensprache verwendet, für die alle Hilfsmittel wie Assembler- und Linkerpro­ gramme erhältlich sind. Die Sprache ist in dem Umfang, wie sie für Maschinensteuerungen benötigt wird, leicht zu erlernen.

Dem Einsatz der geschilderten Vorteile steht jedoch der Nachteil gegenüber, daß eine Mikroprozessorsteuerung anders arbeitet, als es der Techniker von einer festverdrahteten Schaltlogik kennt. Während der Abarbeitung eines Programms und auch beim Löschen des Bildschirms nimmt die CPU keine Signaländerung an der Schnitt­ stelle wahr und kann deshalb auch nicht reagieren, es sei denn, es wird von der Schnittstelle ein Interrupt-Signal ausgegeben. Jedoch kostet der Aufruf und die Beendigung eines Interrupts al­ leine, ohne das damit auszuführende Programm bereits so viel Zeit, daß die Steuerung für viele Prozesse schon zu langsam wird.

Dies gilt insbesondere auch dann, wenn für die Ermittlungen von Geschwindigkeiten neben dem Zählvorgang von Eingangsimpulsen noch die interne Zeitbasis des Systems aufgerufen werden muß.

Die gleichen Gründe führen auch zu Beschränkungen für die Ein­ gangssignale und die Programme.

Entweder müssen die Eingangssignale so lang oder die Programme so kurz gehalten werden, daß die CPU zwischen jedem Programmdurch­ lauf jede Zustandsänderung des Eingangssignals erfassen und aus­ werten kann. Wird diese Bedingung nicht erfüllt, so gehen Ein­ gangsimpulse verloren, werden nicht ausgewertet und die Steuerung arbeitet nicht korrekt.

Alle angeführten Einschränkungen werden durch die nachfolgend be­ schriebene Erfindung beseitigt.

Auf der Schnittstellenkarte, die in jeden, zum Industriestandard kompatiblen Rechner eingesteckt werden kann, befinden sich acht dynamische Signaleingänge. Hier ankommende, beliebig geformte Impulse werden vollkommen unabhängig voneinander hardwaremäßig so lange festgehalten, bis sie von der CPU abgefragt wurden.

Dadurch steht praktisch die gesamte Zeit für die Abarbeitung der Programme zur Verfügung. Auch beim Löschen dieser Signale nach der Übernahme in den Rechner können keine neu ankommenden Sig­ nale verloren gehen.

Auf der Schnittstellenkarte befindet sich eine Zeitbasis, die über einen Programmbefehl aktiviert und in zwei Stufen für Zeiten bis 0,2 Sekunden (Schnittweite 3,3 Mikrosekunden) bzw. bis 24 Stunden (Schrittweite 100 Mikrosekunden) programmiert werden kann. Der Ausgangsimpuls der Zeitbasis geht auf einen der dynamischen Eingäge. Dieser kann jedoch für andere Eingangssignale verwendet werden, wenn die Zeitbasis nicht benötigt oder bei Einsatz mehrerer Karten parallel auf einer anderen Karte benutzt wird.

Für Steuerungen steht damit sofort ein Geschwindigkeitswert als Summe von wegproportionalen Eingangsimpulsen über die Zeit zwi­ schen zwei Signalen der Zeitbasis zur Verfügung, ohne Rechenzeit zu beanspruchen.

Weiter befindet sich auf der Karte noch die Logik, um den Bild­ schirm nach einem Durchlauf des Maschinenprogramms vor dem fol­ genden zu löschen. Dies ist besonders dann hilfreich, wenn Pro­ zeßabläufe auf dem Bildschirm dargestellt werden, um nach dem Kurvenverlauf Einstellparameter zu optimieren, bevor das fertige Steuerungsprogramm mit allen Einstellparametern endgültig fest­ gelegt und in eine PROM der Steuerung übergeben wird, so daß die­ se in der Maschine ohne Bildschirm autark arbeiten kann.

Der Löschbefehl kann durch einen Programmbefehl ausgelöst werden, durch einen Endschalter an der Maschine oder einen Drucktaster über einen der Eingangskanäle.

Während des Vorgangs des Bildlöschens werden die dynamischen Ein ­ gänge weiter überwacht.

Erscheint auf einem oder mehreren dieser Kanäle ein Signal, so wird der Löschvorgang für die Dauer der Erfassung und Verarbei­ tung des Signals im entsprechenden Programm sofort unterbrochen. Dadurch können auch während dieser Zeit keine Eingangsimpulse ver­ loren gehen, wie es der Fall wäre, wenn das Bildlöschen, in üb­ licher Art und Weise durch das Programm erfolgte.

Ein weiterer Vorteil, besonders für Anwender mit wenig Erfahrung mit Mikroprozessorsteuerungen ist es, daß die gesamte Initiali­ sierung der Schnittstelle mit Anpassung an das Fabrikat des ein­ gesetzten Computers im Dialog am Bildschirm erfolgt.

Während für die Auswertung der Eingänge ein Interruptaufruf nicht erforderlich ist, so kann ein solcher mit beliebiger Nummer trotzdem erfolgen, wenn sich der Status der überwach­ ten Eingänge geändert hat. Die Nummer des Interrupts kann der Anwender wählen, je nachdem, welche Nummer nicht durch weitere verwendete Karten belegt ist.

Um die Steuerungskarte bei allen Computern mit Prozessoren der 8088-Familie einsetzen zu können, ist auch auf der Karte eine Logik zur Erzeugung von Wartezyklen von voreinstellbarer Anzahl installiert.

Damit kann die Karte auch bei Verwendung der Prozessoren 80 286 und 80 386 mit einer Taktfrequenz von 10 MHz und Zugriff auf die Schnittstelle in nur zwei Taktzyklen eingesetzt werden.

Claims (14)

1. Schnittstellenkarte für IBM-kompatible Personal-Computer, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit dynamischen Eingangskanälen ausgerüstet ist, auf denen Eingangsimpulse (länger als 500 Nanosekunden) bis zur Auswertung durch das Programm festgehalten werden.

2. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Art der Halteschaltung auch dann keine Impulse verloren gehen können, wenn diese während der Übernahme der anstehenden Impulse in den Rechner anfallen.

3. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Veränderungen an den Signal­ eingängen ein Interrupt aufgerufen werden kann, dessen Nummer vom Benutzer nach Bedarf festgelegt werden kann.

4. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Platine auch eine über Software in zwei Bereichen programmierbare Zeitbasis mit Ausgang auf einen der dynamischen Eingangskanäle vorhanden ist, so daß für die Prozeßauswertung sofort ohne Programmaufwand geschwindigkeitsproportionale Zähl­ werte zur Verfügung stehen.

5. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskanal der Zeitbasis ohne Änderungen auch für Signale der Peripherie zur Verfügung steht, wenn die Zeitbasis nicht be­ nötigt wird.

6. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schnittstellenkarte auch die für die Löschung des Bild­ schirms erforderliche Hardware zur Verfügung steht.

7. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang des Bildlöschens entweder durch einen Programmbefehl oder durch ein Signal der Peripherie ausgelöst werden kann.

8. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bildlöschung über Programmbefehl der Signalkanal der Pe­ ripherie für andere Zwecke zur Verfügung steht und keinen Lösch­ befehl übermitteln kann.

9. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die unter 1 beschriebenen dynamischen Eingänge hardwaremäßig eine höhere Priorität besitzen und den Vorgang des Bildlöschens sofort unterbrechen, wenn ein hier ankommender Signalimpuls abgefragt und ausgewertet werden muß.

10. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß alle geschilderten Funktionen direkt, ohne Benutzung von Inter­ rupts ausgeführt werden, wodurch ein schnellstmöglicher Pro­ grammablauf gewährleistet wird.

11. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Platine auch Wartetakte in voreinstellbar Anzahl gene­ riert werden können, so daß die Karte auch bei Computern mit wesentlich höherer Taktfrequenz und schnellerem Zugriff zur Schnittstelle verwendet werden kann.

12. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnittstellenkarte auf eine Datenbreite von 16 statt 8 Bit erweitert werden kann.

13. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Karten parallel eingesetzt werden können, wobei die Überwachung der dynamischen Eingangskanäle mit der Unterbrechung des Löschvorgangs bei Erscheinen eines Signals für alle Karten gilt. So können beispielsweise auch Wegemeßimpulse für mehrere Achsen überwacht werden.

14. Schnittstellenkarte nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Initialisierung und Einstellung der Schnittstellenkarte im Dialog über Bildschirm und Tastatur erfolgt.