Событие – сигнал – данные
Теперь рассмотрим цепочку «событие – сигнал – данные», начиная снизу 1. Методы выделения сигнала из события рассматриваются в курсе «Информационные устройства роботов». В результате формируются электрические сигналы различного вида – аналоговые или дискретные. Аналоговые сигналы характеризуются возможностью принимать бесконечно большое количество сколь угодно мало отличающихся значений в физически возможном диапазоне (например, напряжение, временной интервал, фаза). Дискретные сигналы могут принимать только конечное множество значений – равномерно или неравномерно распределенных в возможном диапазоне, а в пределе – лишь два значения, которые обычно обозначаются 0 и 1 (присвоение этих обозначений определяется различными специальными соображениями и может не соответствовать ожиданиям с позиции «здравого смысла»).
В технической реальности данные формируются и хранятся в дискретной форме. Для закрепления сигналов в виде данных необходимы методы и средства дискретизации, упорядочения, уплотнения и занесения на носитель (память, диск, бумагу и проч.) – эти методы и средства будут изучаться в курсе «Микропроцессорные устройства управления…». Наиболее применимым в технике является способ структурирования и кодирования данных. В этом методе массив сигналов, представляющий событие, фрагментируется в пространстве и/или во времени по определенным правилам и дискретизируется, образуя массив данных.
Затем каждый фрагмент данных кодируется средствами какого-либо языка. Кодирование или перекодирование необходимы потому, что форма выдачи дискретизированного сигнала (исходной формы данных) зачастую не соответствует той форме, которая требуется пользователю. Обычно данные кодируются позиционным двоичным кодом и только после этого фиксируются.
В цепи «пользователь – объект» преобразования идут аналогично, но в обратном порядке.
Для хранения, передачи и обработки существенны следующие понятия, применимые к структурированным данным:
Алфавит – фиксированный для каждого алгоритмического языка набор основных символов, из которых должен состоять любой текст на этом языке. Никакие другие символы в тексте не допускаются.
Синтаксис – набор правил построения фраз языка, позволяющий определить осмысленные предложения в этом языке. Греч. syntaxis – порядок.
Семантика – система правил истолкования отдельных языковых конструкций. Семантика определяет смысловое значение предложений языка.
В заключение определим некоторые понятия, использующиеся для описания логических сигналов. Это сигналы, которые могут принимать значения из двух допустимых зон (например, ток 0..0,1 мА и 20±1 мА, напряжение 0..0,4 В и 2,4..5 В). Одно из этих состояний обозначается как лог.0, другое – как лог.1, причем отождествление электрического сигнала и логического обозначения имеет чисто условный, договорный характер.
Установка сигнала означает перевод сигнала в активное состояние (лог.1), снятие сигнала – перевод в пассивное состояние (лог.0). Перевод состояния из пассивного в активное называют передним фронтом сигнала, а обратный переход – задним фронтом. В то же время переход сигнала из эл.0 в эл.1 называют фронтом или положительным фронтом, а обратно – срезом или отрицательным фронтом.
Событием, подлежащим фиксации, могут быть как фронты сигнала, так и его уровни. Передача потенциальных сигналов (уровней) может сопровождаться синхронизацией или тактированием. При тактировании будем считать сигнал достоверным в течение активного состояния импульса тактирования (сигнал L, сигнал загрузки). При синхронизации сигнал достоверен в момент одного из переходов синхроимпульса (C – clock).
Оценивать сигналы, в зависимости от цели, можно как в пространстве n-мерных состояний, где n – количество выходов, так и в пространственно-временном континууме. Например, последовательность состояний четырехразрядного двоичного пересчетного узла имеет вид, приведенный на рис. 4.
:
Q4
Q3
Q2
Q1
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
0
0
0
1
0
1
0
1
1
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
0
1
1
0
1
0
Р
Заполните строки таблицы
до конца, обведите все ячейки так, как
это сделано для Q1,
затем поверните лист на 90° по часовой
стрелке и рассмотрите результат справа
налево.
С точки зрения динамики изменения состояния (читая построчно) эта последовательность соответствует прибавлению единицы для каждого последующего состояния, а с точки зрения временнЫх чередований в каждом разряде (анализируя по столбцам) при равномерном переходе от состояния к состоянию выглядит как формирование четырех импульсных последовательностей со скважностью 2 (меандров) и частотой f вх/2, f/вх/4, fвх/8, fвх/16 соответственно.