Основные разновидности интерфейсов измерительных систем.
Под интерфейсом (или сопряжением) понимают совокупность схемотехнических средств, обеспечивающих непосредственное взаимодействие составных элементов ИИС (ГОСТ 15971-74).
Под интерфейсной системой понимают совокупность логических устройств, объединённых унифицированным набором связей и предназначенных для обеспечения информационной, электрической и конструктивной совместимости.
Стандарт (ГОСТ 26016-81 "Единая система стандартов приборостроения. Интерфейсы, признаки классификации и общие требования") включает четыре признака классификации:
- способ соединения комплектов системы (магистральный, радиальный, поперечный, комбинированный);
- способ передачи информации (параллельный, последовательный, параллельно-последовательный);
- принцип обмена информацией (асинхронный, синхронный);
- режим передачи информации (двусторонняя одновременная передача, двусторонняя поочерёдная передача, односторонняя передача).
К основным характеристикам интерфейса относятся следующие:
- функциональное назначение;
- структура или тип организаций связей;
- принцип обмена информацией;
- способ обмена данными;
- режим обмена данными;
- номенклатура шин и сигналов;
- количество линий;
- количество линий для передачи данных;
- количество адресов;
- количество команд;
- быстродействие;
- длина линий связи;
- число подключаемых устройств;
- тип линии связи.
|
|
|
При построении ИИС, согласно ГОСТ 22316-77, должны применяться следующие структуры соединения функциональных блоков между собой:
- цепочечное соединение;
- радиальное соединение;
- магистральное соединение.
В ИИС и её отдельных подсистемах в зависимости от предъявляемых требований могут также применяться следующие режимы обмена данными между функциональными блоками:
- асинхронный или синхронный по командам функционального блока, принимающего данные, или специализированного управляющего функционального блока (контроллера);
- асинхронный или синхронный по запросу функционального блока, выдающего данные;
- асинхронный или синхронный, при котором данные выдаются источником самостоятельно, без поступления внешних команд.
Классификация свойств функциональных блоков, определяющих правила взаимодействия, представлена на Рис. 22.
В ИИС, имеющих жёсткую, неизменяемую структуру с постоянным составом ФБ, как правило, совместная работа ФБ обеспечивается индивидуальным сопряжением блоков друг с другом. Когда же необходимо в процессе эксплуатации изменять структуру или алгоритмы действия системы целесообразно использовать так называемые стандартные интерфейсы (ИФ).
|
|
|
Рис. 22. Классификация свойств функциональных блоков интерфейса.
Использование таких средств позволяет приблизить аналого-цифровое преобразование и цифровую первичную обработку информации к измерительным цепям с датчиками и наделить ИИС рядом существенных положительных качеств. Основные признаки цифровых программируемых интерфейсов приведены в табл. 12.
Таблица 12 Основные признаки программируемых интерфейсов
| Основные признаки | Граничные состояния | |
| А | Б | |
| А. Характер управления | централизованное | децентрализованное |
| Б. Система шин для информационных и служебных потоков сигналов | объединенная | раздельная |
| В. Организация системы шин | индивидуальная (радиальная) | коллективная (магистральная) |
| Г. Порядок выполнения операций обмена информацией | последовательный | параллельный |
| Д. Типы информационных ФБ | источники | приёмники |
| Е. Метод обмена информацией | синхронный | асинхронный |
| Ж. Тип используемых ЭВМ | любой | заданный |
| 3. Унификация конструкции | да | нет |
| И. Унификация питания | да | нет |
В централизованном ИФ осуществляется программное управление работой всех ФБ и имеется возможность изменения алгоритмов работы и состава ФБ.
|
|
|
В ИФ с несколькими уровнями централизации должна предусматриваться стандартизация сопряжении ФБ на каждом из этих уровней.
В ИФ с децентрализованным управлением обработка информации и обмен информацией между ФБ производится без непосредственного участия устройства управления. В системе определяются приоритеты для каждого активного ФБ и выделяется "судья" - ФБ. Обычно такую роль выполняет центральный процессор.
Система шин может быть использована для обмена как информационными, так и служебными сигналами (объединённая система шин). Но в некоторых ИФ для прохождения информационных и служебных потоков сигналов используется раздельная система шин.
В индивидуальной (радиальной) системе шин для обмена информацией используются шины, связывающие блок управления системой с каждым ФБ. Коллективная (магистральная) система шин предусматривает её использование для обмена информацией между ФБ последовательно, с разделением передаваемых сообщений по времени. В ИФ используются и смешанные индивидуально-коллективные системы шин. При использовании магистральной системы шин обеспечивается большая гибкость в изменении состава и алгоритма работы ИИС.
|
|
|
Операции обмена информацией между ФБ могут выполняться последовательно либо параллельно. При последовательном выполнении таких операций для обмена информацией используется одна линия связи и происходит разделение сигналов во времени, а при параллельном - несколько линий связи.
По отношению к информационным потокам можно выделить следующие разновидности ФБ:
ФБИ - источники информации, предназначенные для выдачи информации другим ФБ системы;
ФБП - приёмники информации, служащие для получения информации от других ФБ системы;
ФБПИ - приёмники и источники информации, предназначенные для приёма и, после выполнения определённых преобразований, выдачи информации.
ФБИ, ФБП, ФБПИ могут быть активными и пассивными. Для передачи цифровой информации между ФБ возможно использовать синхронный и асинхронный методы.
При синхронной передаче сигналов в цепи ФБИ-ФБП передача и приём производятся в фиксированные моменты времени, определяемые синхронизирующими (стробирующими) импульсами. Использование синхронного обмена информацией повышает помехоустойчивость передачи информации и упрощает алгоритм действия системы.
При асинхронном методе обмен информации проводят за интервалы времени, в среднем меньшие, чем при использовании синхронного метода. Особенно эффективен асинхронный метод обмена информацией при объединении в системе ФБ, имеющих различное быстродействие.
Под конструктивной совместимостью подразумевается стандартизация в рамках системы используемых конструктивов.
Унификация питания ФБ, связанная с наличием общих источников питания на группу ФБ, существенно упрощает ФБ, но, как правило, усложняет сами источники питания.
ИФ с последовательным выполнением операций обмена информацией имеет магистральную систему шин. Наличие небольшого количества линий связи позволяет выполнить их с улучшенной защитой от влияния помех. Последовательные ИФ могут быть выполнены с разомкнутой или замкнутой (петлевой) магистралью, с одноступенчатой или многоступенчатой адресацией объединяемых ФБ.
Приборный стандартный интерфейс обеспечивает работу системы с одним уровнем централизации, имеет раздельные информационные шины и шины управления, относится к ИФ с магистральной системой шин, реализует байт-последовательный, бит-параллельный обмен информацией, объединяет ФБИ, ФБП, ФБПИ, использует асинхронный метод передачи информации
Магистральная система шин (магистраль) обеспечивает параллельное соединение всех ФБ и состоит из трёх групп шин: информационные шины, шины управления передачей данных, общее управление.
Шины управления передачей данных используются для организации асинхронного обмена информацией между ФБП и ФБИ.
Зарубежными фирмами выпускается относительно большое количество различных устройств, основанных на использовании приборного ИФ, а также ФБ с соответствующими устройствами сопряжения.
По сравнению с последовательным приборный ИФ позволяет получать существенно большую скорость обмена информацией. В то же время, использование асинхронного обмена информацией позволяет объединить ФБ, имеющие различное быстродействие.
Интерфейс КАМАК (САМАС- Computer Application for Measurement and Control) предусматривает возможность построения систем с двумя и более уровнями централизации; раздельные системы шин для информационных и управляющих потоков; магистральную систему шин, работающую совместно с несколькими радиальными шинами, связывающими все ФБ с ФБЦ; параллельный порядок выполнения операций обмена информацией; объединение активных ФБЖ; синхронный обмен информацией; работу с любой ЭВМ; унификацию конструкции; унификацию питания.
Первая ступень централизации управления и обработки информации обеспечивается в крейте, а вторая - в ветви, которая может объединять до семи крейтов.
ЛЕКЦИЯ 11
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1061; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!