RU2698285C1 - Method and device for asynchronous serial communication interface and modification thereof - Google Patents
Method and device for asynchronous serial communication interface and modification thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698285C1 RU2698285C1 RU2018139538A RU2018139538A RU2698285C1 RU 2698285 C1 RU2698285 C1 RU 2698285C1 RU 2018139538 A RU2018139538 A RU 2018139538A RU 2018139538 A RU2018139538 A RU 2018139538A RU 2698285 C1 RU2698285 C1 RU 2698285C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- information
- word
- reception
- received
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F15/00—Digital computers in general; Data processing equipment in general
- G06F15/16—Combinations of two or more digital computers each having at least an arithmetic unit, a program unit and a register, e.g. for a simultaneous processing of several programs
- G06F15/163—Interprocessor communication
- G06F15/17—Interprocessor communication using an input/output type connection, e.g. channel, I/O port
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Communication Control (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к цифровой технике в области обмена информацией и может быть использовано в космической, авиационной, кораблестроительной и др. отраслях в качестве интерфейса обмена информацией между контроллером и оконечным устройством (ОУ).The invention relates to digital technology in the field of information exchange and can be used in space, aviation, shipbuilding and other industries as an interface for the exchange of information between the controller and the terminal device (OS).
Асинхронный последовательный интерфейс обмена (ИО) предназначен для обмена информацией между контроллером и одним оконечным устройством (радиальным) или несколькими оконечными устройствами (магистральными с гальванической развязкой). Обмен информацией ведется 32-х разрядными словами, разделенными на байты и дополненными стартовым и стоповым битами. Инициализатором обмена всегда выступает контроллер, который выдает командное слово (КС) для ОУ. В КС передается код операции (КОП), адрес ОУ и количество слов для обмена. Получив КС, ОУ сравнивает адрес в КС с собственным адресом, после чего выполняет его (адрес совпадает) или игнорирует (чужой адрес). Если в КОП заложена операция приема, то ОУ принимает указанное в КС количество слов данных (СД), если операция выдачи, то ОУ выдает указанное количество СД.Asynchronous serial communication interface (IO) is intended for the exchange of information between the controller and one terminal device (radial) or several terminal devices (trunk with galvanic isolation). Information is exchanged in 32-bit words, divided into bytes and supplemented with start and stop bits. The initiator of the exchange is always the controller, which issues a control word (CS) for the op-amp. The operation code (CPC), the address of the op-amp, and the number of words to exchange are transmitted to the COP. Having received the KS, the OU compares the address in the KS with its own address, after which it executes it (the address matches) or ignores it (someone else's address). If the receive operation is embedded in the CPC, then the op-amp receives the number of data words indicated in the CS (SD), if the issuing operation, then the op-amp gives the indicated number of SD.
Наиболее близкими аналогами способа являются радиальный интерфейс RS232 и магистральный интерфейс RS485 (А. Лапин, Интерфейсы. Выбор и реализация - М.: Техносфера, 2005, стр. 46-53). Данные интерфейсы универсальны, имеют набор стандартных скоростей обмена, при использовании гальванической развязки (RS485) возможно передавать информацию на расстояние до 1200 м. Недостатками данных интерфейсов являются малая скорость обмена на стандартном ряде частот, а также использование стандартного ряда частот не кратного 1 кГц, что существенно усложняет процесс синхронизации с тактовой частотой процессора, кратной 1 МГц.The closest analogues of the method are the radial interface RS232 and the trunk interface RS485 (A. Lapin, Interfaces. Selection and implementation - M .: Technosphere, 2005, pp. 46-53). These interfaces are universal, have a set of standard exchange rates, when using galvanic isolation (RS485) it is possible to transmit information at a distance of up to 1200 m. The disadvantages of these interfaces are the low exchange rate at a standard number of frequencies, as well as the use of a standard number of frequencies not multiple of 1 kHz, which significantly complicates the synchronization process with a processor clock frequency that is a multiple of 1 MHz.
Прототипом контроллера и оконечного устройства является контроллер для выдачи и приема информации по последовательному асинхронному интерфейсу, представленные в пособии к курсам «Микропроцессорная техника» и «Автоматизированные системы для научных исследований» Ершова Н.Ю., Ивашенков О.Н., Курсков С.Ю. «Микропроцессоры» (http://dfe.petrsu.ru/koi/posob/microcpu/index.html) на рис. 3.8 и 3.9. Недостатками аналогов является отсутствие возможности передачи информации с минимальным количеством сигналов между устройствами.The prototype of the controller and the terminal device is a controller for transmitting and receiving information via a serial asynchronous interface, presented in the manual for the courses "Microprocessor technology" and "Automated systems for scientific research" Ershova N.Yu., Ivashenkov ON, Kurskov S.Yu. . “Microprocessors” (http://dfe.petrsu.ru/koi/posob/microcpu/index.html) in Fig. 3.8 and 3.9. The disadvantages of analogues is the inability to transmit information with a minimum number of signals between devices.
Задача изобретения - создание надежного асинхронного интерфейса и необходимых для его работы контроллера и ОУ, которые обеспечат обмен 32-х разрядными словами с высокой скоростью передачи информации с минимальным количеством сигналов между устройствами.The objective of the invention is the creation of a reliable asynchronous interface and the controller and op-amp necessary for its operation, which will ensure the exchange of 32-bit words with a high information transfer rate with a minimum number of signals between devices.
Для решения задачи был разработан способ и устройства (контроллер и ОУ), предназначенные для обмена информацией без гальванической развязки и расположенные на расстоянии до 1,5 метров. Возможно введение гальванической развязки, что увеличивает расстояние до 10 метров.To solve the problem, a method and devices were developed (controller and op-amp) designed to exchange information without galvanic isolation and located at a distance of up to 1.5 meters. It is possible to introduce galvanic isolation, which increases the distance to 10 meters.
Асинхронный последовательный интерфейс обмена устанавливает следующие правила взаимодействия контроллера и ОУ: обмен всегда ведется 32-х разрядными словами, разделенными на байты, каждый байт сопровождается одним стартовым и одним стоповым битами и выдается последовательным кодом младшими разрядами вперед, начиная со старшего байта.The asynchronous serial exchange interface establishes the following rules for the interaction of the controller and the op-amp: the exchange is always carried out in 32-bit words, divided by bytes, each byte is accompanied by one start and one stop bits and is issued in the sequential code with the least significant bits forward, starting with the most significant byte.
Информация передается на частоте 4 МГц. Скорость передачи одного информационного, стартового или стопового бита 0,25 мкс. Скорость обмена 4 Мбод. Стартовый бит всегда передается низким уровнем, стоповый - высоким уровнем. Отсутствие данных (пауза) передается высоким уровнем.Information is transmitted at a frequency of 4 MHz. The transmission speed of one information, start or stop bit is 0.25 μs.
При использовании гальванической развязки, ИО работает как магистральный, т.е. к одному контроллеру можно подключить до 16 ОУ. Подключение двух контроллеров на одну магистраль не допускается, а каждому ОУ присваиваться персональный адрес в магистрали. Максимальное количество слов в одной посылке 1023.When using galvanic isolation, the EUT works as a trunk, i.e. up to 16 op-amps can be connected to one controller. Connection of two controllers to one trunk is not allowed, and each OS is assigned a personal address in the trunk. The maximum number of words in one premise is 1023.
На фигуре 1 представлена циклограмма одного СД в ИО.The figure 1 presents the sequence diagram of one DM in the AI.
Контроллер выполняет следующие основные функции:The controller performs the following main functions:
- осуществляет сопряжение абонентов интерфейса с линией передачи информации (ЛПИ);- implements interface subscribers with the information transmission line (LPI);
- управляет обменом информацией с помощью КС;- manages the exchange of information using the COP;
- осуществляет контроль принимаемой информации. ОУ выполняет следующие основные функции:- exercises control over the information received. Shelter performs the following main functions:
- осуществляет сопряжение абонентов интерфейса с ЛПИ;- implements interface subscribers with LPI;
- осуществляет контроль принимаемой информации;- exercises control over the information received;
- выполняет адресованные ему команды контроллером.- executes commands addressed to it by the controller.
Контроллер всегда является инициатором обмена. После инициализации контроллера на обмен информацией, сначала контроллер выдает КС, затем без пауз выдает СД (операция выдачи), либо встает в ожидание СД от ОУ (операция приема). Время ожидания СД от ОУ<16 мкс. Отсутствие СД более 16 мкс расценивается контроллером как отсутствие ответа от ОУ, в этом случае контроллер заканчивает обмен с признаком ошибки. КС состоит из одного 32-х разрядного слова. Если контроллер или ОУ при приеме информации обнаруживают нарушение условия старт (низкий уровень), стоп (высокий уровень), то такой обмен маркируется признаком ошибки, но продолжается до полного приема информации.The controller is always the initiator of the exchange. After the controller is initialized for information exchange, first the controller issues the SC, then without pauses it gives the LED (issuing operation), or it rises in expectation of the LED from the OS (receiving operation). The waiting time for LEDs from the OS is <16 μs. The absence of LEDs of more than 16 μs is regarded by the controller as the absence of a response from the op-amp, in this case the controller ends the exchange with an error sign. The cop consists of one 32-bit word. If the controller or the OS when receiving information detects a violation of the start (low level), stop (high level) conditions, then such an exchange is marked with an error sign, but continues until the information is completely received.
Формат КС представлен на фигуре 2, где:The format of the COP is presented in figure 2, where:
0-3 разряды - код выполняемой операции (КОП). «1010» - выдача, «1100» - прием.0-3 digits - the code of the operation (CPC). "1010" is the issue, "1100" is the reception.
4-7 разряды - персональный адрес ОУ в магистрали, к которому обращается контроллер.4-7 digits - the personal address of the op-amp in the trunk to which the controller refers.
8-21 разряды - резервные, могут быть использованы для конкретных задач, в соответствии с программным протоколом. «0» - отсутствие признака, «1» - наличие признака.8-21 bits - backup, can be used for specific tasks, in accordance with the software protocol. "0" - the absence of a sign, "1" - the presence of a sign.
22-31 разряды - счетчик слов (СС). Количество 32-х разрядных слов подлежащих обмену (максимум 1023).22-31 digits - word counter (SS). The number of 32-bit words to be exchanged (maximum 1023).
На фигуре 3 представлены временные диаграммы операций приема и выдачи информации.The figure 3 presents a timing diagram of the operations of receiving and issuing information.
На время приема информации выходные информационные сигналы контроллера и ОУ устанавливаются в третье состояние. Это дает возможность упростить схему стыковки одного ОУ с контроллером. Схема такой стыковки представлена на фигуре 4. Схема стыковки ИО с гальванической развязкой зависит от типа приемо-передающих устройств.At the time of receiving information, the output information signals of the controller and the op-amp are set to the third state. This makes it possible to simplify the connection scheme of one op-amp with a controller. The scheme of such a docking is presented in figure 4. The scheme of docking of an IO with galvanic isolation depends on the type of transceiver.
Поскольку, известные устройства не подходят для работы по ИО, был разработан контроллер, схема которого представлена на фигуре 5 и включает в себя следующие элементы:Since the known devices are not suitable for working on the IO, a controller was developed, the circuit of which is presented in figure 5 and includes the following elements:
1 - блок управления (УПР);1 - control unit (UPR);
2 - счетчик обмена (СЧоб);2 - exchange counter (SChob);
3 - счетчик слов (СЧсл);3 - word counter (SChsl);
4 -сдвиговый регистр выдачи (СРв);4-shift register issuance (SRV);
5 - блок мультиплексирования обмена (МО);5 - block multiplexing exchange (MO);
6 - блок выходной информации с включением 3-го состояния (ПЕР);6 - output information block with the inclusion of the 3rd state (PER);
7 - блок приема информации (ПРМ);7 - block receiving information (PFP);
8 - блок мультиплексирования и анализа приема информации (МОиА);8 - block multiplexing and analysis of the reception of information (MOiA);
9 - сдвиговый регистр приема (СРп);9 - shift reception register (SRP);
10 - регистр принятого слова (РСп);10 - register of the received word (RSp);
11 - счетчик паузы ожидания слова данных (СЧпау).11 - pause counter pending data words (SCPau).
Элементы структурной схемы контроллера имеют следующие связи:Elements of the structural diagram of the controller have the following relationships:
На контроллер поступают: сигнал начала ввода-вывода (НВВ), 32-х разрядный сигнал на выдачу информации (ШДв0-31), информация приема (И_П). На выход контроллера поступают: 32-х разрядный сигнал принятой информации (ШДп0-31), информация выдачи (И_В), признак ошибки формата обмена (ОШф) (старт - стоп) при приеме СД от ОУ, признак ошибки ожидания (ОШп) СД от ОУ (>16 мкс).The controller receives: a signal of the beginning of input-output (NVV), a 32-bit signal for the issuance of information (ШДв0-31), reception information (И_П). The controller output includes: a 32-bit signal of received information (ШДп0-31), output information (И_В), a sign of an error in the exchange format (OShf) (start-stop) when receiving LEDs from an op-amp, an indication of an error in waiting (OShp) SD Opamp (> 16 μs).
32-х разрядный сигнал ШДв0-31 поступает на СРв (4), его 0-3 разряды дополнительно поступают на УПР (1), а разряды 22-31 - на СЧсл (3).The 32-bit signal ШДв0-31 arrives at SRv (4), its 0-3 bits additionally arrive at the control unit (1), and discharges 22-31 go to the SChsl (3).
Сигнал НВВ поступает на УПР (1) и СЧсл (3). Когда СЧсл (3) становится равным нулю, вырабатывается сигнал счетчик слов равен нулю (СС0), который поступает на УПР (1).The HBV signal arrives at the control unit (1) and SChsl (3). When SChsl (3) becomes equal to zero, the signal generated by the word counter is zero (CC0), which is fed to the control (1).
Из УПР (1) вырабатываются сигналы: загрузка слова (ЗС), который поступает на СРв (4); обмен (ОБМ), который поступает на СЧоб (2), СЧсл (3), СРв (4), СРп (9), РСп (10); прием (ПРМ), который поступает на ПЕР (6), ПРМ (7), СРп (9), РСп (10), СЧпау (11); загрузка регистра слова (ЗРС), который поступает на РСп (10).From UPR (1) the following signals are generated: loading a word (ZS), which is fed to SRv (4); exchange (OBM), which is received at SChob (2), SChsl (3), SRv (4), SRp (9), RSp (10); reception (PFP), which is received at the PER (6), PFP (7), SRP (9), RSp (10), SChpau (11); loading the word register (ZRS), which is fed to the RSp (10).
СЧоб (2) связан: 4-х разрядным сигналом байт (БТ1-4) с СРв (4) и СРп (9); 3-х разрядным сигналом маркеров (МК1-3) с СЧсл (3), МО (5) и МОиА (8), который вырабатывает сигнал ОШф и связан 4-х разрядным сигналом последовательного кода приема (ПКп1-4) с СРп (9), который связан 32-х разрядным сигналом параллельного кода ПК0-31 с РСп (10), из которого на выход схемы поступает 32-х разрядный сигнал ШДп0-31.SChob (2) is connected: by 4-bit signal bytes (BT1-4) with SRV (4) and SRp (9); 3-digit signal of markers (MK1-3) with SChsl (3), MO (5) and MOiA (8), which generates an OShf signal and is connected by a 4-bit signal of a serial reception code (PKp1-4) with SRP (9 ), which is connected by a 32-bit signal of the parallel code PK0-31 with RSp (10), from which a 32-bit signal ШДп0-31 is sent to the output of the circuit.
СРв (4) связан с 4-х разрядным сигналом последовательного кода выдачи (ПКв1-4) с МО (5), связанный сигналом информации на выдачу (ИНФв) с ПЕР (6), который генерирует выходной сигнал И_В.CPv (4) is connected with a 4-bit signal of a serial issuing code (PKv1-4) with MO (5), connected by a signal of information for issuing (INFV) with PER (6), which generates the output signal I_V.
Сигнал И_П поступает на ПРМ (7), который вырабатывает сигнал информации на прием (ИНФп), поступающий на УПР (1), МОиА (8) и СЧпау (11), из которого вырабатывается выходной сигнал ОШп, также поступающий на УПР (1).The I_P signal is fed to the PfP (7), which generates a reception information signal (IFP), which is supplied to the control unit (1), MO&A (8) and SChpau (11), from which the output signal of the open loop signal is also generated, which also goes to the control unit (1) .
Принцип работы контроллера:The principle of operation of the controller:
На фигуре 6 представлена блок схема работы контроллера. Все блоки контроллера работают на частоте 4 МГц, кроме блока ПРМ (7), который работает на частоте 16 МГц, из-за чего он не теряет принимаемую информацию.The figure 6 presents a block diagram of the controller. All controller units operate at a frequency of 4 MHz, except for the PFP unit (7), which operates at a frequency of 16 MHz, which is why it does not lose the received information.
Операция выдачи для контроллера:Issue operation for the controller:
По сигналу НВВ происходит инициализация контроллера на работу и в УПР (1) загружается код операции (0-3 разряды ШДв). Если эти разряды равны «1010», то УПР (1) настраивается на операцию вывода информации. Так же по сигналу НВВ в СЧсл (3) загружается количество слов для обмена (22-31 разряды ШДв), к количеству слов добавляется еще одно слово (КС).Based on the NVB signal, the controller is initialized to work and the operation code (0-3 bits of ШДв) is loaded into the control unit (1). If these bits are equal to "1010", then the control unit (1) is configured for the operation of information output. Also, according to the NVB signal, the number of words for exchange (22-31 bits of ШДв) is loaded into the SCL (3), and another word (CS) is added to the number of words.
Далее УПР (1) вырабатывает сигнал ОБМ - признак начала обмена, по которому начинает считать счетчик СЧоб (2), и снимается сброс с СРв (4) и СЧсл (3). Так же из УПР (1) вырабатывается сигнал ЗС, по которому происходит параллельная загрузка сдвигового регистра СРв (4).Next, the UPR (1) generates an OBM signal - a sign of the beginning of the exchange, according to which the SChob counter (2) begins to count, and the reset is removed from SRv (4) and SChsl (3). Also, from the UPR (1), an ES signal is generated, according to which the shift register SRv (4) is loaded in parallel.
После параллельной загрузки СРв (4), счетчик СЧоб (2) начинает считать байты информации - сигналы БТ1-4, которые подаются на сдвиговый регистр СРв (4). Сигналы БТ1-4 поочередно встают в высокий уровень на время выдачи нужного байта информации и поочередно выдвигают из СРв (4) информацию. Переключение сигналов БТ1-4 между собой разделены паузами в 2 бита (для формата старт - стоп). Таким образом на выходе СРв (4) мы имеем 4 сигнала ПКв1-4 на которых побайтно, в последовательном коде, младшими разрядами вперед выдвигается информация (КС).After parallel loading of СРв (4), the counter СЧоб (2) starts to read bytes of information - BT1-4 signals, which are fed to the shift register СРв (4). Signals BT1-4 alternately rise to a high level at the time of issuing the desired byte of information and alternately push information from CPv (4). Switching BT1-4 signals among themselves are separated by pauses of 2 bits (for start-stop format). Thus, at the output of CPv (4) we have 4 signals PCv1-4 on which byte, in a sequential code, the least significant bits advance information (CS).
Так же из СЧоб (2) вырабатывается 3 управляющих сигнала МК1-3, которые поступают на мультиплексор обмена МО (5). Эти сигналы в МО (5) мультиплексируют сигналы ПКв1-4 и добавляют стартовый (низкий уровень) и столовый (высокий уровень) биты. На выходе из МО (5) информация получается в последовательном коде в соответствии с фигурой 1 и 3.Also from SCHob (2) 3 control signals MK1-3 are generated, which are fed to the MO multiplexer (5). These signals in the MO (5) multiplex PCv1-4 signals and add the start (low level) and table (high level) bits. At the output of MO (5), the information is obtained in a sequential code in accordance with figure 1 and 3.
Через блок ПЕР (6), в операциях выдачи, информация проходит без изменений и выходит из схемы по сигналу И_В.Through the PER block (6), in the issuing operations, the information passes unchanged and leaves the circuit by the signal AND.
По концу выдачи КС, по управляющим сигналам МК1-3 из СЧсл (3) вычитается единица. Если СЧсл (3) не равен нулю, после вычитания единицы, то начинается выдача первого СД аналогично выдачи КС и так до момента пока СЧсл (3) не досчитает до нуля.At the end of the issuance of the SC, the unit is subtracted from the SChsl (3) by the control signals MK1-3. If SChsl (3) is not equal to zero, after subtraction of one, then the issuance of the first CD begins similarly to issuing KS and so on until SChsl (3) counts to zero.
Когда СЧсл (3) становится равным нулю, вырабатывается сигнал ССО, который поступает на УПР (1). После обработки этого сигнала УПР (1) снимает сигнал ОБМ и перестает вырабатывать сигнал ЗС. СЧоб (2), СРв (4), СЧсл (3) при снятии сигнала ОБМ сбрасываются и устанавливаются в начальное состояние. Выдача информации закончена.When SChsl (3) becomes equal to zero, the MTR signal is generated, which is fed to the control (1). After processing this signal, the UPR (1) removes the OBM signal and ceases to generate the ES signal. SCHob (2), SRv (4), SChsl (3) when the OBM signal is removed, are reset and set to the initial state. The issuance of information is completed.
Операция приема для контроллера:Receive operation for the controller:
Выдача КС при операциях обмена аналогична выдачи КС в операциях выдачи. Код при загрузке ШДв0-3 в УПР (1) должен быть «1100»The issuance of the COP in exchange transactions is similar to the issuance of the COP in issuing operations. The code when loading ШДв0-3 in control unit (1) should be “1100”
После выдачи КС вычитается единица из СЧсл (3) аналогично операции выдачи. Далее, если СЧсл (3) равен нулю, то обмен заканчивается аналогично операции выдачи.After the issuance of the COP, the unit is subtracted from the SCN (3) similarly to the issuing operation. Further, if SChl (3) is equal to zero, then the exchange ends similarly to the issuing operation.
Если СЧсл (3) не равен нулю, то после выдачи КС схема переходит к выполнению операции приема. УПР (1) вырабатывает сигнал ПРМ, по которому ПЕР (6) устанавливает выходной сигнал И_В в 3-е состояние. Блок ПРМ (7) по соответствующему сигналу ПРМ открывается на прием сигнала И_П. Так же снимается сброс с СРп (9), РСп (10) и начинает считать счетчик паузы СЧпау (11). Так же снимается сигнал ОБМ и перестает считать счетчик обмена СЧоб (2).If SChsl (3) is not equal to zero, then after issuing the SC, the circuit proceeds to perform the receive operation. UPR (1) generates a PFP signal, by which PER (6) sets the output signal I_V to the 3rd state. Block PFP (7) by the corresponding signal PFP opens to receive the signal And_P. The reset is also removed from SRP (9), RSp (10) and starts counting the pause counter SCCHpau (11). The OBM signal is also taken and the counting counter SchCO (2) ceases to be read.
Информация на сигнале И_П в блоке ПРМ (7) переписывается частотой 16 МГц и выходит на сигнал ИНФп. Если СЧпау (11) отсчитал 16 мкс, а низкий уровень (стартовый бит) на сигнале ИНФп не появился, то СЧпау (11) вырабатывает сигнал ошибка приема (нет ответа от абонента) ОШп, который идет на выход схемы и в УПР (1). УПР (1) по сигналу ОШп сбрасывается и устанавливается в ожидание новой инициализации по сигналу НВВ. Сигнал ПРМ снимается, обмен закончен.The information on the signal I_P in the PFP block (7) is overwritten with a frequency of 16 MHz and goes to the signal INFP. If SChpau (11) counted 16 microseconds, and the low level (start bit) did not appear on the INFP signal, then SChpau (11) generates a reception error signal (there is no response from the subscriber) OSP, which goes to the output of the circuit and in control (1) . The control unit (1) is reset by the signal of the open loop and is set in anticipation of a new initialization by the signal of the NVB. The PFP signal is removed, the exchange is completed.
Если информация от ОУ поступает раньше 16 мкс, то СЧпау (11) сбрасывается по сигналу ИНФп, а УПР (1) вырабатывает сигнал ОБМ, по которому начинает считать счетчик СЧоб (2) и вырабатывать сигналы БТ1-4 и МК1-3 (аналогично операции выдачи). Сигнал ИНФп также поступает на МОиА (8), в котором с помощью управляющих сигналов МК1-3 параллельный код с ИНФп мультиплексируется в 4 сигнала в последовательном коде по одному байту (ПКп1-4). Так же с помощью сигналов МК1-3 в МОиА (8) анализируется наличие низкого уровня на стартовом и высокого на стоповом битах. Если формат старт (низкий уровень), стоп (высокий) не соблюдается, то МОиА (8) вырабатывает сигнал ошибка формата ОШф, который идет на выход схемы.If the information from the op-amp arrives earlier than 16 μs, then the midrange (11) is reset by the INFP signal, and the control unit (1) generates an OBM signal, by which it starts to count the middle frequency counter (2) and generate BT1-4 and MK1-3 signals (similar to the operation issuance). The INFP signal also arrives at MOiA (8), in which, using the MK1-3 control signals, the parallel code from the INF signal is multiplexed into 4 signals in a serial code, one byte each (PKp1-4). Using signals MK1-3 in MO&A (8), the presence of a low level at the start and high levels at the stop bits is also analyzed. If the format is start (low level), stop (high) is not respected, then MO&A (8) generates an error of the error code format, which goes to the output of the circuit.
Не зависимо от того нарушен ли формат старт - стоп, прием продолжается до полного приема запрошенного количества слов.Regardless of whether the start-stop format is violated, reception continues until the requested number of words is fully received.
Четыре принятые МОиА (8) байта, в параллельном коде ПКп1-4, загружаются в СРп (9) с помощью сигналов БТ1-4. Для сохранения принятого СД, на время приема следующего, информация в параллельном коде (сигнал ПК0-31) переписывается в РСп (10) по сигналу ЗРС. Из РСп (10) сигнал ШДп0-31 выходит из схемы.The four received MO&A (8) bytes, in the parallel code PKp1-4, are loaded into the CPP (9) using BT1-4 signals. To save the received LED, while receiving the next one, the information in the parallel code (signal PK0-31) is rewritten in RSp (10) by the signal of the ZRS. From RSp (10), the signal ШДп0-31 leaves the circuit.
После приема СД, по управляющим сигналам МК1-3 из СЧсл (3) вычитается единица. Если СЧсл (3) не равен нулю, после вычитания единицы, то продолжается прием следующего СД и так до момента пока СЧсл (3) не досчитает до нуля.After receiving the SD, the unit is subtracted from the SChsl (3) according to the control signals MK1-3. If the SChsl (3) is not equal to zero, after subtraction of one, then the reception of the next SD continues, and so on until the time Schsl (3) counts to zero.
Когда СЧсл (3) становится равным нулю, вырабатывается сигнал СС0, который поступает на УПР (1). После обработки этого сигнала УПР (1) снимает сигнал ОБМ и перестает вырабатывать сигнал ЗРС. СЧоб (2), СРп (4), СЧсл (3) при снятии сигнала ОБМ сбрасываются и устанавливаются в начальное состояние. Прием информации закончен.When SChsl (3) becomes equal to zero, the signal CC0 is generated, which is fed to the control (1). After processing this signal, the UPR (1) removes the OBM signal and ceases to generate a ZRS signal. SCHob (2), SRp (4), SChsl (3) when the OBM signal is removed, are reset and set to the initial state. Reception of information is completed.
Для увеличения расстояния от контроллера до ОУ в ИО вводится схема кодирования входа/выхода по коду «Манчестер-2» (Лапин А. Интерфейсы. Выбор и реализация - М.: Техносфера, 2005, стр. 101-107). На фигуре 7 представлена структурная схема контроллера с кодированием информации по «Манчестер-2». Для УО, с хорошей помехозащищенностью и гарантированной работой магистрального ИО на расстояние до 50 м с гальванической развязкой, рабочая частота снижена с 4 МГц до 1 МГц (длительность одного бита равна 1 мкс) и применена схема построения гальванической развязки, в соответствии с магистральным интерфейсом по ГОСТ Р 52070-2003.To increase the distance from the controller to the op-amp, the input / output coding scheme according to the Manchester-2 code is introduced into the IO (Lapin A. Interfaces. Choice and implementation - M .: Technosphere, 2005, pp. 101-107). The figure 7 presents a structural diagram of a controller with encoding information for Manchester-2. For UO, with good noise immunity and guaranteed operation of the main IO to a distance of 50 m with galvanic isolation, the operating frequency is reduced from 4 MHz to 1 MHz (the duration of one bit is 1 μs) and the construction scheme of galvanic isolation is applied, in accordance with the main interface according to GOST R 52070-2003.
Структурная схема контроллера с кодом «Манчестер-2» приведена на фиг. 7 и имеет следующие отличия:The block diagram of the controller with the code "Manchester-2" is shown in FIG. 7 and has the following differences:
1. Вместо ПЕР (6) введен кодер КД (12), для кодирования выходной информации по коду «Манчестер-2».1. Instead of PER (6), a CD encoder (12) was introduced to encode output information using the Manchester-2 code.
2. Вместо ПРМ (7) введен декодер ДК (13), для декодирования входной информации по коду «Манчестер-2».2. Instead of PFP (7), a decoder DK (13) was introduced to decode input information using the Manchester-2 code.
3. Сигнал ПРМ не поступает на КД (12).3. The PFP signal does not arrive at the CD (12).
4. Сигнал информация выдачи И_В заменен на два сигнала ИНФ0_В, ИНФ_1 В закодированные по коду «Манчестер-2» и поступающие из КД (12) на выход схемы.4. The signal output information I_V is replaced by two signals INF0_V, INF_1 B encoded in the Manchester-2 code and received from the CD (12) to the output of the circuit.
5. Сигнал информация приема И_П заменен на два сигнала ИНФ0_П, ИНФ1_П закодированные по коду «Манчестер-2» и поступающие на ДК(13).5. The I_P reception information signal has been replaced by two signals INF0_P, INF1_P encoded by the Manchester-2 code and transmitted to the recreation center (13).
6. Введен сигнал ошибка кодирования (ОШк), который вырабатывается ДК (13) в операциях приема при нарушении кодирования по «Манчестер-2» и который выходит из схемы.6. An encoding error signal (OShk) has been introduced, which is generated by the DC (13) in receive operations when encoding is violated according to Manchester-2 and which leaves the circuit.
7. Для увеличения паузы ожидания СД от ОУ более 16 мкс в схему введен сигнал длительности паузы (Тп1-5), который поступает на СЧпау (11). В зависимости от кода, заданного в этом сигнале, время ожидание аппаратно или программно настраиваемое и может равняться 16, 32, 64, 128 мкс или более.7. To increase the pause pause for LEDs from the op-amp by more than 16 μs, a pause duration signal (Тп1-5) is introduced into the circuit, which is fed to the midrange (11). Depending on the code specified in this signal, the waiting time is hardware or software adjustable and can be 16, 32, 64, 128 μs or more.
Оконечное устройство для работы по интерфейсу обмена.The terminal device to work on the exchange interface.
На фиг. 8 представлена структурная схема ОУ для работы по ИО включающего в себя следующие элементы:In FIG. 8 is a structural diagram of an op-amp for operating on IO including the following elements:
14 - блок управления (УПР);14 - control unit (UPR);
15 - счетчик обмена (СЧоб);15 - exchange counter (SCHob);
16 - счетчик слов (СЧсл);16 - word counter (SChsl);
17 - сдвиговый регистр выдачи (СРв);17 - shift register issuance (SRV);
18 - блок мультиплексирования обмена (МО);18 - block multiplexing exchange (MO);
19 - блок выходной информации с включением 3-го состояния (ПЕР);19 - block output information with the inclusion of the 3rd state (PER);
20 - блок приема информации (ПРМ);20 - block receiving information (PFP);
21 - блок мультиплексирования и анализа приема информации (МОиА);21 - block multiplexing and analysis of the reception of information (MOiA);
22 - сдвиговый регистр приема (СРп);22 - shift reception register (SRP);
23 - регистр принятого слова (РСп);23 - the register of the adopted word (RSp);
24 - блок сравнения адреса (АД);24 - address comparison unit (AD);
25 - счетчик паузы ожидания слова данных от других оконечных устройств (СЧпау).25 - counter pause pending data words from other terminal devices (SChpau).
Элементы структурной схемы ОУ имеют следующие связи:Elements of the structural diagram of the OS have the following relationships:
На схему ОУ поступают следующие сигналы: 32-х разрядный сигнал на выдачу информации (ШДв0-31), информация приема от контроллера - (И_П) и сигнал собственного адреса (АДР1-4). Из схемы ОУ выходят следующие сигналы: 32-х разрядный сигнал принятой информации (ШДп0-31), информация выдачи (И_В), признак ошибки формата обмена (старт - стоп) при приеме информации (ОШф) и сигнал верный адрес (ВА).The following signals are fed to the op-amp circuit: a 32-bit signal for issuing information (ШДв0-31), reception information from the controller - (И_П) and a signal of its own address (ADR1-4). The following signals come out of the op-amp circuit: a 32-bit signal of received information (ШДп0-31), output information (И_В), a sign of an error in the exchange format (start-stop) when receiving information (Ошф), and the signal is the correct address (VA).
32-х разрядный сигнал ШДв0-31 поступает на СРв (17).The 32-bit signal ШДв0-31 arrives at SRv (17).
УПР (14) вырабатывает сигналы: загрузка слова (ЗС), который поступает на СРв (17); обмен (ОБМ), который поступает на СЧоб (15), СЧсл (16), СРв (17), СРп (22), РСп (23), АД (24); прием (ПРМ), который поступает на ПЕР (19), ПРМ (20), СРп (22), РСп (23); загрузка регистра слова (ЗРС), который поступает на РСп (23); загрузка командного слова (ЗКС), который поступает на СЧсл (16) и АД (24); чужой адрес (ЧА), который поступает на СЧпау (25), связанный с УПР (14) сигналом ошибка приема (ОШп).UPR (14) generates signals: loading a word (ZS), which is fed to SRv (17); exchange (OBM), which is received at SChob (15), SChsl (16), SRv (17), SRp (22), RSp (23), blood pressure (24); reception (PFP), which is received at PER (19), PFP (20), SRP (22), RSp (23); loading the word register (ZRS), which is fed to the RSp (23); loading the command word (ZKS), which is supplied to the SChsl (16) and HELL (24); a foreign address (CH) that arrives at SChpau (25), a reception error (OShp) signal associated with the control (14).
СЧоб (15) вырабатывает: 4-х разрядный сигнал байт (БТ1-4), который поступает на СРв (17) и СРп (22); 3-х разрядный сигнал маркеров (МК1-3), который поступает на СЧсл (16), МО (18) и МОиА (21).SChob (15) produces: 4-bit byte signal (BT1-4), which is fed to SRv (17) and SRp (22); 3-digit marker signal (MK1-3), which is fed to the SChSl (16), MO (18) and MOiA (21).
Из СЧсл (16) вырабатывается сигнал счетчик слов равен нулю (СС0), который поступает на УПР (14).From SCHsl (16) a signal is generated; the word counter is equal to zero (CC0), which is fed to the control (14).
СРв (17) вырабатывает 4-х разрядный сигнал последовательного кода выдачи (ПКв1-4), поступающий на МО (18), который связан сигналом информация на выдачу (ИНФв) с ПЕР (19), который вырабатывает сигнал И_В, поступающий на выход из схемы ОУ.СРв (17) generates a 4-bit signal of a sequential issuing code (PCv1-4), which arrives at the MO (18), which is connected by the information-to-issuance (INFV) signal with the PER (19), which generates an I_V signal, which is output from op amp circuits.
Сигнал И_П поступает на ПРМ (20), который вырабатывает сигнал информация на прием (ИНФп), поступающий на УПР (14) и МОиА (21).The signal I_P arrives at the PFP (20), which generates a signal information for reception (INF) received at the control unit (14) and MO&A (21).
МОиА (21) вырабатывает сигналы: 4-х разрядный сигнал последовательного кода приема (ПКп1-4), поступающий на СРп (22); ОШф, поступающий на выход из схемы.MOiA (21) produces signals: 4-bit signal of the serial reception code (PKp1-4), arriving at the SRP (22); OShf, coming out of the circuit.
СРп (22) вырабатывает 32-х разрядный сигнал параллельного кода (ПК0-31), из которого разряды 0-3 поступают на УПР (14), разряды 4-7 поступают на АД (24), а разряды 22-31 поступают на СЧсл (16), при этом все 32 разряда поступают на РСп (23), вырабатывающий 32-х разрядный сигнал ШДп0-31, который поступает на выход из схемы.SRP (22) generates a 32-bit parallel code signal (PK0-31), from which bits 0-3 go to the control gear (14), bits 4-7 go to the BP (24), and bits 22-31 go to the SCH (16), while all 32 bits are fed to the RSp (23), which generates a 32-bit signal ШДп0-31, which is output from the circuit.
Сигнал собственного адреса (АДР1-4) поступает на АД (24), который вырабатывает сигнал ВА, который поступает на УПР (14) и поступает на выход из схемы.The signal of its own address (ADR1-4) is fed to the AD (24), which generates a signal VA, which is fed to the control unit (14) and is output from the circuit.
Принцип работы ОУ:The principle of operation of the OS:
На фигуре 9 представлена блок-схема работы ОУ.The figure 9 presents a block diagram of the op-amp.
Все блоки ОУ, аналогично блокам контроллера, работают на частоте 4 МГц, кроме блока ПРМ (20), который работает на частоте 16 МГц из-за чего он не теряет принимаемую информацию.All op-amp blocks, similar to controller blocks, operate at a frequency of 4 MHz, except for the PFP unit (20), which operates at a frequency of 16 MHz, which is why it does not lose received information.
ОУ всегда находится в ожидании КС от контроллера. Поэтому в начальном состоянии сигнал признака приема информации ПРМ в высоком уровне, что означает, что сигнал И_В из блока ПЕР (19) в 3-ем состоянии, а ПРМ (20) открыт для приема информации.The op-amp is always waiting for the COP from the controller. Therefore, in the initial state, the signal of the sign of reception of PFP information is at a high level, which means that the signal AND from the PER unit (19) is in the 3rd state, and the PFP (20) is open for receiving information.
При появлении информации на сигнале И_П в блоке ПРМ (20) она переписывается частотой 16 МГц и выходит на сигнал ИНФп. По низкому уровню (признак стартового бита) на сигнале ИНФп блок УПР (14) вырабатывает сигнал ОБМ, который запускает СЧоб (15) и вырабатываются сигналы БТ1-4 и МК1-3. Сигнал ИНФп также поступает на МОиА (21), в котором с помощью управляющих сигналов МК1-3 параллельный код с ИНФп мультиплексируется в 4 сигнала по одному байту (ПКп1-4). Так же с помощью сигналов МК1-3 в МОиА (21) анализируется наличие низкого уровня на стартовом и высокого на стоповом битах. Если формат старт (низкий уровень), стоп (высокий) не соблюдается, то МОиА (21) вырабатывает сигнал ошибка формата ОШф, который идет на выход схемы.When information appears on the I_P signal in the PFP block (20), it is rewritten with a frequency of 16 MHz and goes to the INFP signal. At a low level (a sign of the start bit) on the INFF signal, the UPR block (14) generates an OBM signal that triggers the SCHob (15) and BT1-4 and MK1-3 signals are generated. The INFP signal is also fed to MOiA (21), in which, using the MK1-3 control signals, the parallel code with the INF signal is multiplexed into 4 signals, one byte each (PKp1-4). Using signals MK1-3 in MO&A (21), the presence of a low level at the start and high levels at the stop bits is also analyzed. If the format is start (low level), stop (high) is not respected, then MO&A (21) generates an error of the error code format, which goes to the output of the circuit.
При соблюдении формата четыре принятые МОиА (21) байта, в параллельном коде ПКп1-4 загружаются в СРп (22) с помощью сигналов БТ1-4. Таким образом, на выходном сигнале ПК0-31 блока СРп (22) сохраняется принятое КС. 0-3 разряды КС загружаются в УПР (14). С помощью сигнала ЗКС 22-31 разряды (количество слов для обмена) загружаются в СЧсл (16), а 4-7 разряды - в АД (24).Subject to the format, the four received MO&A (21) bytes, in the parallel code PKp1-4, are loaded into the CPp (22) using BT1-4 signals. Thus, the received CS is stored on the output signal PK0-31 of the SRp block (22). 0-3 bits of the CS are loaded into the control unit (14). Using the ZKS signal, 22-31 bits (the number of words to exchange) are loaded into the SChSl (16), and 4-7 bits are loaded into the blood pressure (24).
В АД (24) принятый по КС адрес сравнивается с собственным адресом ОУ, который устанавливается сигналом АДР1-4. Если адрес, при операциях приема, не совпадает, то сигнал ВА остается в низком уровне и УПР (14) не будет вырабатывать сигнал ЗРС, информация будет приниматься, но не будет переписываться в РСп (23).In AD (24), the address received by the CS is compared with the OA own address, which is set by the signal ADR1-4. If the address does not coincide during reception operations, then the VA signal remains low and the control (14) will not generate a ZRS signal, information will be received, but will not be copied to the RSp (23).
Сигнал (ВА) является признаком начала приема информации при сравнении собственного адреса ОУ с принятым по КС. Отсутствие высокого уровня на сигнале ВА выдаваемого из схемы указывает на то, что обмен производится с другим ОУ.The signal (VA) is a sign of the beginning of the reception of information when comparing the own address of the OS with that received by the SC. The absence of a high level on the VA signal issued from the circuit indicates that the exchange is made with another op-amp.
Если адрес совпадает, то ОУ устройство переходит к выполнению принятого КС.If the address matches, then the op-amp device proceeds to the execution of the received CS.
Если СЧсл (16), загруженный по КС равен нулю, то вырабатывается сигнал СС0 и УПР (14) устанавливается в исходное состояние и снимает сигнал ОБМ, по которому СЧоб (15), СЧсл (16), СРп (22) так же устанавливаются в исходное состояние и схема ОУ становится в ожидание следующего КС.If the SCHl (16) loaded on the SC is equal to zero, then the signal CC0 is generated and the control (14) is set to the initial state and removes the OBM signal, according to which the SchW (15), SChs (16), and SRp (22) are also set to the initial state and the circuit of the op-amp becomes in anticipation of the next COP.
Операция приема для ОУ:Receive operation for op-amp:
0-3 разряды КС равные «1010», означают операцию приема СД для ОУ.0-3 bits of the CS equal to "1010", mean the operation of receiving LED for the OS.
Если СЧсл (16), загруженный по КС не равен нулю, тогда сигнал ОБМ не снимается и начинается прием СД от контроллера. Отличие в приеме СД от приема КС в том, что каждое принятое СД из сигнала ПК0-31 переписывается в РСп (23), а СЧсл (16) и АД (24) больше не загружаются.If SChsl (16), loaded on KS is not equal to zero, then the OBM signal is not removed and the reception of LEDs from the controller begins. The difference in the reception of the LED from the reception of the CS is that each received LED from the signal PK0-31 is copied to the RSp (23), and the SCHsl (16) and the blood pressure (24) are no longer loaded.
После приема каждого СД по управляющим сигналам МК1-3 из СЧсл (16) вычитается единица. Если СЧсл (16) не равен нулю, после вычитания единицы, то продолжается прием следующего СД. Когда СЧсл (16) становится равным нулю, вырабатывается сигнал СС0, который поступает на УПР (14). После обработки этого сигнала УПР (14) снимает сигнал ОБМ. Блоки СЧоб (15), СЧсл (16), СРп (22), РСп (23) и АД (24) по отсутствию сигнала ОБМ устанавливаются в исходное состояние и схема ОУ становится в ожидание следующего КС. Прием информации закончен.After receiving each LED by the control signals MK1-3, the unit is subtracted from SChsl (16). If SChsl (16) is not equal to zero, after subtraction of one, then the reception of the next SD continues. When the SChsl (16) becomes equal to zero, the signal CC0 is generated, which is fed to the control (14). After processing this signal, the UPR (14) removes the OBM signal. Units SChob (15), SChsl (16), SRp (22), RSp (23) and HELL (24) are set to the initial state by the absence of the OBM signal and the op amp circuit awaits the next CS. Reception of information is completed.
Если во время приема было зафиксировано нарушение формата старт - стоп, то блок МОиА (21) вырабатывает сигнал ОШф. Даже если было зафиксировано нарушение формата, прием информации продолжается пока ОУ не закончит прием всех СД.If during reception a violation of the start-stop format was detected, then the MO&A unit (21) generates an OShf signal. Even if a violation of the format has been recorded, the reception of information continues until the op-amp has finished receiving all the LEDs.
Операция выдачи для ОУ:Issuance operation for the op-amp:
Прием КС при операции выдачи аналогичен приему КС при операциях приема.Reception of the COP during the issuing operation is similar to the reception of the COP during the receiving operations.
0-3 разряды КС равные «1100» означают операцию выдачи СД для ОУ.0-3 bits of the CS equal to "1100" mean the operation of issuing LED for the OS.
Аналогично операции приема, адрес из КС сравнивается с собственным адресом. Если адрес не сравнивается, то тогда УПР (14) не снимает сигнал ПРМ и встает в ожидание приема СД от ОУ, которому было адресовано КС. УПР (14) так же вырабатывает сигнал ЧА, который запускает счетчик паузы СЧпау (25).Similar to the receive operation, the address from the CS is compared with its own address. If the address is not compared, then the UPR (14) does not remove the PFP signal and stands in anticipation of receiving the LED from the OS, to which the CS was addressed. UPR (14) also generates a signal of the frequency response, which starts the pause counter SCCHau (25).
СЧпау (25) начинает отсчет паузы 16 мкс. Если СД от другого ОУ не приходит за 16 мкс, то СЧпау (25) вырабатывает сигнал ОШп, по которому УПР (14) снимает сигнал ОБМ, схема сбрасывается и ОУ встает в ожидание следующего КС. Если СД от другого ОУ приходит раньше, чем 16 мкс, то ОУ отрабатывает прием СД аналогично операции приема для чужого адреса.SChpau (25) starts a pause count of 16 μs. If the LED from the other op-amp does not arrive in 16 μs, then the SChpau (25) generates an OShp signal, according to which the UPR (14) removes the OBM signal, the circuit is reset, and the op-amp is waiting for the next CS. If the LED from another op-amp arrives earlier than 16 µs, then the op-amp fulfills the reception of the LED similar to the receive operation for a foreign address.
Если адрес из КС сравнивается с собственным адресом, то ОУ переходит к выполнению операции выдачи.If the address from the COP is compared with its own address, then the op-amp proceeds with the issuing operation.
Если СЧсл (16), загруженный по КС не равен нулю, тогда сигнал ОБМ не снимается и начинается выдача СД для контроллера. Блок УПР (14) снимает сигнал ПРМ, по которому закрывается прием информации в ПРМ (20), сбрасываются СРп (22) и РСп (23), а блок ПЕР (19) вырабатывает сигнал высокого уровня (вместо 3-го состояния). Так же УПР (14) вырабатывает сигнал ЗС, по которому происходит параллельная загрузка в сдвиговый регистр СРв (17) информации с входного сигнала ШДв0-31.If SChsl (16) loaded on KS is not equal to zero, then the OBM signal is not removed and the issuing of LEDs for the controller begins. The UPR block (14) removes the PFP signal, which closes the reception of information in the PFP (20), the SRP (22) and RSp (23) are reset, and the PER block (19) generates a high level signal (instead of the 3rd state). Also, the UPR (14) generates an ES signal, through which parallel loading of information from the input signal ШДв0-31 into the shift register СРв (17) takes place.
После параллельной загрузки СРв (17), счетчик СЧоб (15) начинает вырабатывать сигналы БТ1-4 и МК1-3 аналогично схеме контроллера. С помощью сигналов БТ1-4 на выходе СРв (17) вырабатывается 4 сигнала ПКв1-4 которому побайтно, в последовательном коде, младшими разрядами вперед выдвигается информация (СД).After the parallel loading of SRV (17), the SCHob counter (15) starts to generate BT1-4 and MK1-3 signals similarly to the controller circuit. Using signals BT1-4, at the output of SRv (17), 4 signals PKv1-4 are generated, which byte-by-bit, in a sequential code, information (SD) is pushed forward by the lower digits.
С помощью сигналов МК1-3 в МО (18) мультиплексируются сигналы ПКв1-4 и добавляют стартовый (низкий уровень) и столовый (высокий уровень) биты. На выходе из МО (18) информация получается в готовом последовательном коде в соответствии с фигурой 1 и 3.Using the MK1-3 signals, in the MO (18), PCv1-4 signals are multiplexed and the start (low level) and table (high level) bits are added. At the exit from the MO (18), the information is obtained in the finished sequential code in accordance with figure 1 and 3.
Через блок ПЕР (19), в операциях выдачи, информация проходит без изменений и выходит из схемы по сигналу И_В.Through the PER block (19), in the issuing operations, the information passes unchanged and leaves the circuit by the signal AND.
По концу выдачи первого СД, по управляющим сигналам МК1-3 из значения СЧсл (16) вычитается единица. Если СЧсл (16) не равен нулю, после вычитания единицы, то начинается выдача следующего СД и так до момента пока СЧсл (16) не досчитает до нуля.At the end of the first LED, the unit is subtracted from the SChs value (16) by the control signals MK1-3. If the SChsl (16) is not equal to zero, after subtraction of one, then the next CD will be issued, and so on until the SChsl (16) counts to zero.
Когда СЧсл (16) становится равным нулю, вырабатывается сигнал СС0, который поступает на УПР (14). После обработки этого сигнала УПР(14) снимает сигнал ОБМ и перестает вырабатывать сигнал ЗС. СЧоб (15), СЧсл (16), СРв (17) и АД (24) при снятии сигнала ОБМ сбрасываются и устанавливаются в начальное состояние. Выдача информации закончена.When the SChsl (16) becomes equal to zero, the signal CC0 is generated, which is fed to the control (14). After processing this signal, the UPR (14) removes the OBM signal and ceases to generate the ES signal. SChob (15), SChsl (16), SRv (17) and HELL (24) when the OBM signal is removed, are reset and set to the initial state. The issuance of information is completed.
Для увеличения расстояния от контроллера до ОУ ИО 50 м с гальванической развязкой, аналогично контроллеру, в схему ОУ вводится кодирование «Манчестер-2». Структурная схема ОУ с кодированием «Манчестер-2» представлена на фигуре 10 и имеет следующие отличия в сравнении с фиг. 8:To increase the distance from the controller to the OS IO 50 m with galvanic isolation, similar to the controller, the Manchester-2 encoding is introduced into the OS scheme. The structural diagram of the op-amp with coding "Manchester-2" is presented in figure 10 and has the following differences in comparison with FIG. eight:
1. Вместо блока ПЕР (19) введен кодер КД (26), для кодирования выходной информации по коду «Манчестер-2».1. Instead of the PER block (19), a CD encoder (26) was introduced to encode output information using the Manchester-2 code.
2. Вместо блока ПРМ (20) введен декодера ДК (27), для декодирования входной информации по коду «Манчестер-2».2. Instead of the PFP block (20), a decoder DK (27) was introduced to decode input information using the Manchester-2 code.
3. Сигнал ПРМ не поступает на «КД» (26).3. The PFP signal does not arrive at the “CD” (26).
4. Сигнала информация выдачи И_В заменен на два сигнала ИНФ0_В, ИНФ1_В закодированные по коду «Манчестер-2» и поступающие из КД (26) на выход схемы.4. The signal output information I_V is replaced by two signals INF0_V, INF1_V encoded in the Manchester-2 code and coming from the CD (26) to the output of the circuit.
5. Сигнал информация приема И_П заменен на два сигнала ИНФ0_П, ИНФ1_П, закодированные по коду «Манчестер-2» и поступающие наДК (27).5. The reception information signal I_P has been replaced by two signals INF0_P, INF1_P, encoded by the Manchester-2 code and received by the DC (27).
6. Введен сигнал ошибка кодирования (ОШк), который вырабатывается в ДК (27) в операциях приема при нарушении кодирования по «Манчестер-2» и поступает на выход из схемы.6. An encoding error signal (OShk) has been introduced, which is generated in a recreation center (27) in receiving operations when encoding is violated according to Manchester-2 and enters the circuit.
7. Аналогично схеме контроллера, для увеличения времени ожидания СД от других ОУ, в схему ОУ введен сигнал длительности паузы (Тп1-5), поступающий на СЧпау (25).7. Similarly to the controller circuit, in order to increase the waiting time for LEDs from other op amps, a pause signal (Tn1-5) is input to the opamp circuit and fed to the midrange (25).
Техническим результатом изобретения является:The technical result of the invention is:
1. Обеспечение ИО скорости обмена 4 Мбод при длине слова 32 разряда, расстоянии между контроллером и ОУ до 1,5 м, ас использованием гальванической развязки - до 10 м.1. Ensuring IO of the exchange rate of 4 Mbaud with a word length of 32 bits, the distance between the controller and the op-amp is up to 1.5 m, and using galvanic isolation - up to 10 m.
2. Контроллер и оконечное устройство, обеспечивающие работу ИО.2. The controller and terminal device, ensuring the operation of the EUT.
3. Контроллер и оконечное устройство с гальванической развязкой, обеспечивающие работу с кодированием по интерфейсу «Манчестер-2» и расстояние между контроллером и ОУ до 50 м.3. The controller and the terminal device with galvanic isolation, providing work with encoding on the Manchester-2 interface and the distance between the controller and the op-amp is up to 50 m.
Таким образом заявлены:Thus declared:
1. Асинхронный последовательный интерфейс обмена информацией, в соответствии с которым контроллер является инициатором обмена информацией и осуществляет обмен 32-х разрядными словами, разделенными на байты; контроллер выедает для оконечного устройства командное слово, в котором каждый байт сопровождается стартовым и стоповым битами и выдается последовательным кодом младшими разрядами вперед, начиная со старшего байта; командное слово содержит резервные разряды о количестве слов для обмена, максимальное число которых 1023, направлении обмена и адресе оконечного устройства, которому оно адресовано; в операциях выдачи, после выдачи командного слова, контроллер начинает выдавать слова данных; в операциях приема, после выдачи командного слова, контроллер встает в ожидание слов данных от оконечного устройства; командное слово и слова данных передаются без пауз; стартовый бит передается низким уровнем, столовый бит и отсутствие информации - высоким уровнем; длительность одного бита 250 нс; оконечное устройство начинает обмен информацией с контроллером при совпадении собственного адреса с указанным в командном слове; при отсутствии слова данных от оконечного устройства 16 мкс контроллер заканчивает текущий обмен.1. Asynchronous serial interface for the exchange of information, according to which the controller initiates the exchange of information and exchanges 32-bit words, divided into bytes; the controller eats out a command word for the terminal device, in which each byte is accompanied by start and stop bits and is issued by a sequential code with the least significant bits forward, starting with the high byte; the command word contains reserve bits about the number of words for exchange, the maximum number of which is 1023, the direction of exchange and the address of the terminal device to which it is addressed; in issuing operations, after issuing a control word, the controller starts issuing data words; in receiving operations, after issuing a control word, the controller stands by waiting for data words from the terminal device; the command word and data words are transmitted without pauses; the start bit is transmitted in a low level, the table bit and the lack of information in a high level; the duration of one bit is 250 ns; the terminal device starts the exchange of information with the controller when its own address matches the one specified in the command word; if there is no data word from the
2. Контроллер, содержащий блок управления (1), сдвиговый регистр выдачи (4), сдвиговый регистр приема (9), регистр принятого слова (10), отличающийся тем, что сдвиговый регистр выдачи (4) принимает 32 разряда сигнала на выдачу информации, при этом младшие 4 разряда дополнительно поступают на блок управления (1), а старшие 10 разрядов поступают на счетчик слов (3), который принимает входной сигнал начала ввода-вывода, также поступающий на блок управления (1), который вырабатывает сигналы загрузка слова, поступающий на сдвиговый регистр выдачи (4), сигнал загрузка регистра слова, поступающий на регистр принятого слова (10), сигнал обмен, поступающий на счетчик обмена (2), счетчик слов (3), сдвиговый регистр выдачи (4), сдвиговый регистр приема (9) и регистр принятого слова (10), на который также поступает сигнал прием, дополнительно поступающий на счетчик паузы ожидания слова данных (11), сдвиговый регистр приема (9), блок приема информации (7) и блок выходной информации с включением 3-го состояния (6); счетчик обмена (2) вырабатывает 4-х разрядный сигнал байт, который поступает на сдвиговый регистр выдачи (4) и на сдвиговый регистр приема (9) и 3-х разрядный сигнал маркеров, который поступает на блок мультиплексирования обмена (5), блок мультиплексирования и анализа принимаемой информации (8) и счетчик слов (3), вырабатывающий соответствующий сигнал, который равен логическому нулю и поступает на блок управления (1); сдвиговый регистр выдачи (4) вырабатывает 4-х разрядный сигнал последовательного кода выдачи, который поступает на блок мультиплексирования обмена (5), вырабатывающий сигнал информация на выдачу, поступающий на блок выходной информации с включением 3-го состояния (6), который вырабатывает сигнал информация выдачи, поступающий на выход устройства; сигнал информация приема поступает в устройство на блок приема информации (7), который вырабатывает сигнал информация на прием, поступающий на блок управления (1), счетчик паузы ожидания слова данных (11) и блок мультиплексирования и анализа принимаемой информации (8), который вырабатывает сигнал ошибка формата, поступающий на выход из устройства и 4-х разрядный сигнал последовательного кода приема, который поступает на сдвиговый регистр приема (9), вырабатывающий 32-х разрядный сигнал параллельного кода, поступающий на регистр принятого слова (10), вырабатывающий 32-х разрядный сигнал принятой информации, выходящий из устройства, счетчик паузы ожидания слова данных (11) вырабатывает сигнал ошибка приема, который поступает в блок управления (1) и выходит из устройства.2. A controller comprising a control unit (1), a shift register (4), a shift register (9), a register of a received word (10), characterized in that the shift register (4) receives 32 bits of a signal for outputting information, the lower 4 digits are additionally fed to the control unit (1), and the highest 10 digits are fed to the word counter (3), which receives an input / output start signal, also fed to the control unit (1), which generates word loading signals, arriving at the shift register of delivery (4), the signal for the word register load entering the received word register (10), the exchange signal arriving at the exchange counter (2), word counter (3), shift output register (4), shift receive register (9) and received word register (10) , which also receives a reception signal, which additionally arrives at the standby pause counter of a data word (11), a shift reception register (9), an information reception unit (7) and an output information block with the inclusion of the 3rd state (6); the exchange counter (2) generates a 4-bit byte signal, which is transmitted to the shift register of output (4) and to the shift register of reception (9) and a 3-bit marker signal, which goes to the exchange multiplexing unit (5), the multiplexing unit and analysis of the received information (8) and a word counter (3) that generates a corresponding signal that is equal to logical zero and is sent to the control unit (1); the shift register of output (4) generates a 4-bit signal of a serial code of output, which is fed to the exchange multiplexing unit (5), which generates a signal for output, which arrives at the output information block with the inclusion of the 3rd state (6), which generates a signal information issuance received at the output of the device; the reception information signal enters the device to the information receiving unit (7), which generates a reception information signal arriving at the control unit (1), a data word wait pause counter (11), and a received information multiplexing and analysis unit (8) that generates a format error signal, which is output from the device, and a 4-bit serial reception code signal, which is transmitted to the shift reception register (9), which generates a 32-bit parallel code signal, received at the received word register (10) that generates a 32-bit signal of the received information coming out of the device, the pause counter for the data word (11) generates a reception error signal, which enters the control unit (1) and leaves the device.
3. Устройство контроллера по п. 2, отличающийся тем, что блок выходной информации с включением 3-го состояния (6) заменяется на кодер (12), на который не поступает сигнал приема и из которого на выход устройства поступает два сигнала информация выдачи по коду «Манчестер-2», а блок приема информации (7) заменяется на декодер (13), на который поступают два сигнала информация приема по коду «Манчестер-2» и вырабатывается дополнительный сигнал ошибка кодирования, при этом в устройство на счетчик паузы ожидания слова данных (11) приходит 5-ти разрядный сигнал длительности паузы.3. The controller device according to
4. Оконечное устройство асинхронного последовательного интерфейса обмена информацией, содержащее блок управления (14), сдвиговый регистр выдачи (17), сдвиговый регистр приема (22), регистр принятого слова (23), отличающееся тем, что сдвиговый регистр выдачи (17) принимает 32 разряда сигнала на выдачу информации; блок управления (14) вырабатывает сигнал загрузка слова, поступающий на сдвиговый регистр выдачи (17), сигнал загрузка регистра слова, который поступает на регистр принятого слова (23), сигнал обмен, который поступает на счетчик обмена (15), счетчик слов (16), сдвиговый регистр выдачи (17), регистр принятого слова (23), блок сравнения адреса (24) и сдвиговый регистр приема (22), сигнал прием, который поступает на регистр принятого слова (23), сдвиговый регистр приема (22), блок приема информации (20) и блок выходной информации с включением 3-го состояния (19), сигнал чужой адрес, который поступает на счетчик паузы ожидания слов данных от других оконечных устройств (25) и сигнал загрузка командного слова, который проступает на счетчик слов (16) и блок сравнение адреса (24); счетчик обмена (15) вырабатывает 4-х разрядный сигнал байт, который поступает на сдвиговый регистр выдачи (17) и на сдвиговый регистр приема (22) и 3-х разрядный сигнал маркеров, который поступает на счетчик слов (16), блок мультиплексирования обмена (18) и блок мультиплексирования и анализа принимаемой информации (21); счетчик слов (16) вырабатывает сигнал счетчик слов равен нулю, который поступает на блок управления (14); сдвиговый регистр выдачи (17) вырабатывает 4-х разрядный сигнал последовательного кода выдачи, который поступает на блок мультиплексирования обмена (18), вырабатывающий сигнал информация на выдачу, поступающий на блок выходной информации с включением 3-го состояния (19), который вырабатывает сигнал информация выдачи, поступающий на выход из устройства; сигнал информация приема поступает на блок приема информации (20), который вырабатывает сигнал информация на прием, поступающий на блок управления (14) и блок мультиплексирования и анализа принимаемой информации (21), который вырабатывает сигнал ошибка формата, поступающий на выход из устройства и 4-х разрядный сигнал последовательного кода приема, который поступает на сдвиговый регистр приема (22); счетчик паузы ожидания слова данных от других оконечных устройств (25) вырабатывает сигнал ошибка приема, который поступает в блок управления (14), вырабатывающий 32-х разрядный сигнал параллельного кода, который поступает на регистр принятого слова (23), из которого 4 младших разряда поступают на блок управления (14), а 10 старших разрядов поступают на счетчик слов (16), 4 разряда поступают на блок сравнения адреса (24), а все 32 разряда поступают на регистр принятого слова (23), который вырабатывает 32-х разрядный сигнал принятой информации, поступающий на выход из устройства; в устройство поступает 4-х разрядный сигнал собственного адреса и далее поступает на блок сравнения адреса (24); из блока сравнения адреса (24) выходит сигнал верный адрес, который поступает на блок управления (14) и выходит из устройства.4. A terminal device for an asynchronous serial information exchange interface, comprising a control unit (14), a shift register (17), a shift register (22), a register of a received word (23), characterized in that the shift register (17) receives 32 discharge signal to issue information; the control unit (14) generates a word load signal arriving at the shift register (17), a word register load signal that goes to the received word register (23), an exchange signal that goes to the exchange counter (15), word counter (16 ), the shift register of the issuance (17), the register of the received word (23), the block comparing the address (24) and the shift register of the reception (22), the receive signal, which is transmitted to the register of the received word (23), the shift register of the reception (22), information receiving unit (20) and output information unit with the inclusion of the 3rd state (19), signal a foreign address that arrives at the pause counter for waiting for data words from other terminal devices (25) and a command word load signal that appears on the word counter (16) and the address comparison unit (24); the exchange counter (15) generates a 4-bit byte signal, which is transmitted to the shift register (17) and to the shift reception register (22) and a 3-bit marker signal, which goes to the word counter (16), the exchange multiplexing unit (18) and a unit for multiplexing and analyzing received information (21); a word counter (16) generates a signal; the word counter is zero, which is fed to the control unit (14); the shift register of delivery (17) generates a 4-bit signal of the serial code of the issuance, which is transmitted to the exchange multiplexing unit (18), which generates a signal for output, which arrives at the output information block with the inclusion of the third state (19), which generates a signal issuing information coming out of the device; the reception information signal is fed to the information reception unit (20), which generates a reception information signal received by the control unit (14) and the received information multiplexing and analysis unit (21), which generates a format error signal, which is output from the device and 4 the x-bit signal of the serial reception code, which is transmitted to the shift reception register (22); the pause counter for waiting for a data word from other terminal devices (25) generates a reception error signal, which is sent to the control unit (14), which generates a 32-bit parallel code signal, which is received on the received word register (23), of which 4 are the least significant bits arrive at the control unit (14), and 10 high-order bits go to the word counter (16), 4 bits go to the address comparison unit (24), and all 32 bits go to the received word register (23), which generates a 32-bit signal received information arriving at output from the device; the device receives a 4-bit signal of its own address and then goes to the address comparison unit (24); From the address comparison unit (24), the signal is the correct address, which enters the control unit (14) and leaves the device.
5. Оконечное устройство по п. 4, в котором блок выходной информации с включением 3-го состояния (19) заменяется на кодер (26), на который не поступает сигнал приема и из которого выходят два сигнала информация выдачи по коду «Манчестер-2», выходящие из устройства; блок приема информации (20) заменяется на декодер (27); в устройство и далее в декодер (27) поступают два сигнала информации приема по коду «Манчестер-2» и вырабатывается дополнительный сигнал ошибка кодирования; в устройство, а далее в счетчик паузы ожидания слов данных от других оконечных устройств (25) приходит 5-ти разрядный сигнал длительности паузы.5. The terminal device according to
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139538A RU2698285C1 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Method and device for asynchronous serial communication interface and modification thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018139538A RU2698285C1 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Method and device for asynchronous serial communication interface and modification thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2698285C1 true RU2698285C1 (en) | 2019-08-23 |
Family
ID=67733946
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018139538A RU2698285C1 (en) | 2018-11-09 | 2018-11-09 | Method and device for asynchronous serial communication interface and modification thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2698285C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU734655A1 (en) * | 1977-12-20 | 1980-05-15 | Предприятие П/Я А-1094 | Information exchange device |
SU1807490A1 (en) * | 1991-03-06 | 1993-04-07 | K B Impuls | Device for controlling digital communication channels |
US20020019911A1 (en) * | 2000-05-23 | 2002-02-14 | Widdup Benjamin John | Distributed high-speed memory controller |
RU72772U1 (en) * | 2007-12-10 | 2008-04-27 | Открытое Акционерное Общество "Концерн "Моринформсистема-Агат" | MAIN CONTROLLER MODULE OF THE SERIAL INTERFACE |
RU177629U1 (en) * | 2017-09-29 | 2018-03-02 | Акционерное общество "МЦСТ" | High Speed Link Controller |
-
2018
- 2018-11-09 RU RU2018139538A patent/RU2698285C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU734655A1 (en) * | 1977-12-20 | 1980-05-15 | Предприятие П/Я А-1094 | Information exchange device |
SU1807490A1 (en) * | 1991-03-06 | 1993-04-07 | K B Impuls | Device for controlling digital communication channels |
US20020019911A1 (en) * | 2000-05-23 | 2002-02-14 | Widdup Benjamin John | Distributed high-speed memory controller |
RU72772U1 (en) * | 2007-12-10 | 2008-04-27 | Открытое Акционерное Общество "Концерн "Моринформсистема-Агат" | MAIN CONTROLLER MODULE OF THE SERIAL INTERFACE |
RU177629U1 (en) * | 2017-09-29 | 2018-03-02 | Акционерное общество "МЦСТ" | High Speed Link Controller |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1184313A (en) | Peripheral attachment interface for i/o controller having cycle steal and offline modes | |
US20150309960A1 (en) | Sensors global bus | |
GB2081054A (en) | A bus system having address and status lines | |
CA1204232A (en) | Synchronous communications multiplexer | |
CN101052938B (en) | Low latency data packet reception and processing | |
RU2698285C1 (en) | Method and device for asynchronous serial communication interface and modification thereof | |
CN110266569A (en) | A kind of IO-LINK port expansion device and method | |
US4935866A (en) | Multiprocessor control system | |
CN101729198B (en) | Method, device and system for encoding and decoding | |
KR850008089A (en) | Digital PBX switch | |
CA1171153A (en) | Microprocessor based digital to digital converting dataset | |
US6016309A (en) | Apparatus for an automatic speed and data length selection of an asychronous data link | |
JPS59101943A (en) | Digital signal transmitting system | |
US3688273A (en) | Digital data communication system providing a recirculating poll of a plurality of remote terminal units | |
CN103051817B (en) | Method and voice terminal device for realizing pulse code modulation (PCM) information interaction by utilizing serial peripheral interface (SPI) interface | |
CA1220285A (en) | Remote data link address sequencer and a memory arrangement for accessing and storing digital data | |
CA1229154A (en) | Remote data link controller having multiple data link handling capabilities | |
SU1499358A1 (en) | User to communication channel interface | |
US5349621A (en) | Method and circuit arrangement for transmitting data blocks through a bus system | |
GB2120502A (en) | Time-locking method for stations which form part of a local loop network and local loop network for performing this time-locking method | |
KR100340815B1 (en) | Process and arrangement for operating a bus system | |
RU2329531C2 (en) | Method and device of automatic address assignment to subscribers of multiplex data exchange channel | |
SU813400A2 (en) | Interface device | |
SU1157546A1 (en) | Multiplex device for exchanging information | |
SU1488822A2 (en) | Unit controlling data transmission in multiprocessor system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20220325 |