8.3. Общие сведения о разновидностях структуры
Устройства управления (УУ) объектов в промышленности (в том числе микропроцессорные УУ – МПУУ) поддерживают двунаправленные связи со следующими группами объектов и отдельными объектами внешнего мира:
подсистемами данного объекта;
вспомогательным технологическим оборудованием и с другим оборудованием (внешней средой);
СУ верхнего уровня (АСУ ГПС);
оператором;
устройствами внешней памяти;
реальным временем.
Принято считать, что первые три группы объектов, а также функциональные вспомогательные узлы преобразования информации внутри УУ (например, преобразователи кодов) обслуживаются связями "вниз" (управление), вторые четыре группы – связями "вверх" (подчинение и осведомление). Еще одна группа связей обеспечивает взаимодействие УУ с подсистемой адаптации. Аппаратные средства для реализации перечисленных связей могут иметь два варианта структуры:
индивидуальный интерфейс для каждого источника и приемника (непосредственное преобразование информации);
групповой интерфейс (ступенчатое преобразование через промежуточную форму).
Последний вариант означает наличие специального блока, который выполняет интерфейсные функции относительно шины и преобразует адреса и данные так, чтобы можно было существенно упростить устройство многочисленных периферийных блоков, непосредственно обслуживающих объект (например, станок или робот). Если обслуживающие блоки объединены какой-либо специально разработанной для них шиной, то блок группового интерфейса выполняет функции моста, если же требуются персональные линии данных и управления каждым периферийным блоком, то функции хаба.
В микропроцессорных УЧПУ связи по подчинению и адаптации выполняются через индивидуальные интерфейсы (в частности, ввод временных уставок – через таймеры), а связи по управлению – либо через индивидуальные интерфейсы, либо через один групповой интерфейс. Устройство одного из вариантов группового интерфейса изучается в ходе выполнения лабораторной работы, ниже будет рассмотрена структура индивидуальных интерфейсов периферийных устройств.
В общем случае в состав интерфейсного блока ВЫВОДА входят следующие функциональные узлы (рис. 34): сопряжения с каналом (узел <—>); селекции адресов, команд и логики протокола (САК); хранения данных (РД); хранения команд и состояний (флагов) (РС); дешифрации управляющих сигналов (команд и младших разрядов адреса) (УУ); функционального преобразования данных (ФП); коммутации, гальванической развязки и электрического согласования с объектом (УС); управления прерываниями (СУП), сторожевой таймер (СтТ). В различных литературных источниках их называют по-разному, в некоторых выделяют большее количество блоков, в некоторых сливают несколько блоков в один.
Важно,
чтобы узлы обеспечивали все части всех
необходимых циклов обмена и отрабатывали
бы все нужные сигналы шины и объекта.
Наличие регистра данных является
обязательным, поскольку процессор
обновляет данные, управляющие объектом,
с определенными интервалами.
Рекомендуется, чтобы он был доступен
процессору не только для записи, но и
для контрольного чтения. Узел управления
УУ используется только в случаях,
когда необходимо сформировать сигналы
управления из битов адреса или слова
состояния. Редко используется и выдача
с объекта запросов на прерывание.
Структурная схема интерфейса ВВОДА (рис. 35) аналогична с точностью до направления потока данных. Здесь хранение данных требуется только в случаях, когда происходит их сложное преобразование, а результат должен быть доступен процессору в любой произвольный момент. В остальных случаях данные выдаются непосредственно с ФП или даже БВВ при отпирании приемопередатчика.
Рис.35. Обобщенная структурная схема интерфейса ввода (отличия от рис. 34)
Связь устройств с шиной производится через контакты слотов ISA. Шина может иметь разрядность 8 бит данных и 20 бит адреса (62 пары контактов в слоте) или 16 бит данных и 24 бита адреса (дополнительный 36-контактный слот). Назначение выводов и сигналов приведено выше.