Устройство для ввода информации

Устройство для ввода информации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ , содержащее генератор импульсов , счетчик, дешифратор, блок памяти и блок сравнения, тактирующий вход счетчика соединен с выходом генератора импульсов, выходы счетчика соединены с входами дешифратора, адресными входами блока памяти и являются адресными выходами устройства , информационные выходы блока памяти свйзаны с входами второй группы блока сравнения, вход разрешения записи блока памяти - с выходом генератора -импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит регистры, первый и второй Р-триг-. геры, элемент ИЛИ, установочные входы счетчика являются адресными входами устройства, инверсный R - и О -входы второго О -триггера являются первым управляющим входом устройства, стробирующие входы первого , и второго D-триггеров соединены с выходом генератора импульсов, выход второго D-триггера подключен к стробирующему входу счетчика, первому входу элемента ИЛИ и 5-входу первогоD-триггера, инверсный D-ВХОД которого соединен с выходом блока сравнения, R-вход первого С-триггера является вторым управляющим входом устройства, выход первого Р -триггера, соединен с входом запуска генератора импульсов и является выходом запроса прерьюания i устройства, второй вход элемента ИЛИ соединён с выходом нулевого раз (Л ряда дешифратора, выход элемента ИЛИ - с входами записи регистров, стробирующие входы которых соединеQ ны с выходами дешифратора, кроме выхода нулевого разряда, информационные входы регистров являются Is9 информационными входами устройства, Э одноименные выходы регистров соединены с соответствующими информа00 4 N9 ционными входами блока памяти, входами первой группы блока сравнения .и являются информационными выходами устройства.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51)4 G06 F 13 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

®© я".;--:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;-::,(Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛ

Ц)..., ЬСТВУ (21) 3774986/24-24 (22) 23.07.84 (46) 30.12.85. Бюл. HI 48 (72) В.Е. Подтуркин и А.А. Умблия (53) 681.327.11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1Р.877513, кл. G 06 Р 3/00, 30.10.81.

Авторское свидетельство СССР

У 656078, кл. G 06 F 3/00, 05.04.79. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ, содержащее генератор импульсов, счетчик, дешифратор, блок памяти и блок сравнения, тактирующий вход счетчика соединен с выходом генератора импульсов, выходы счетчика соединены с входами дешифратора, адресными входами блока памяти и являются адресными выходами устройства, информационные выходы блока памяти связаны с входами второй группы блока сравнения, вход разрешения записи блока памяти — с выходом генератора импульсов, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит регистры, первый и второй Э -триггеры, элемент ИЛИ, установочные входы счетчика являются адресными входами устройства, инверсный — и Э -входы второго 0 -триггера являются первым управляющим входом устройства, стробирующие входы первого и второго 1)-триггеров соединены с выходом генератора импульсов, выход второго 1)-триггера подключен к стробирующему входу счетчика, первому входу элемента ИЛИ и 5 -входу первого D -триггера, инверсный

D-вход которого соединен с выходом блока сравнения, К -вход первого

D-триггера является вторым управляющим входом устройства, выход первого D — триггера соединен с входом запуска генератора импульсов и является выходом запроса прерывания устройства, второй вход элемента

ИЛИ соединен с выходом нулевого разряда дешифратора, выход элемента

ИЛИ вЂ” с входами записи регистров, стробирующие входы которых соединены с выходами дешифратора, кроме выхода нулевого разряда, информационные входы регистров являются информационными входами устройства, одноименные выходы регистров соединены с соответствующими информационными входами блока памяти, входами первой группы блока сравнения и являются информационными выходами устройства.

1201842

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в системах управления и контроля, преимущественно в микропроцессорных системах.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройстйа; на фиг. 2 — функциональная схема генератора импульсов.

Устройство содержит генератор

I импульсов, счетчик 2, дешифратор

3, регистры 4, блок 5 памяти, блок

6 сравнения, первый 7 и второй 8

D-триггеры, элемент ИЛИ 9.

Кроме того, на фиг. 1 обозначены.информационные входы 10 устройства, адресные входы 11 устройства, адресные выходы 12 устройства, информационные выходы 13 устройства, выход 14 запроса прерывания устройства, второй управляющий вход

15 устройства и первый управляющий вход 16 устройства.

Генератор импульсов (фиг. 2) выполнен по схеме кольцевого .генератора на трех инвертирующих вентилях 17-19, в цепь обратной связи второго вентиля 18 включен времязадающий конденсатор 20, а выходной вентиль 19, выполненный в виде первого элемента И-НЕ, образует с вторым элементом И-НЕ 21 R8 -триггер, установочный вход которого соединен с выходом 14 запроса прерывания.

Устройство осуществляет ввод. во внешнюю микро-3ВМ информации, поступающей на устройство по радиальным шинам в виде потенциальных сигналов.

Входы 10, на которые поступают сигналы, для удобства ввода разбиты на группы (m-групп). Число входов в группе (К) выбирается равным раз-. рядности шины данных микро-3ВМ обычно(К=8-1 б разрядов) . Опрос и ввод информации производится параллельно-последовательно (последовательно по группам и параллельно в пределах группы), Входы 10 опрашиваются устройством циклически, в каждом такте опрашивается .одна группа входов 10 ° При опросе текущее состояние входов 10 группы сравнивается с их состоянием в предыцущем цикле опроса, и прН обнар с жРнии изменения состояния хотя

1О

50 бы одного входа дальнейший опрос прекращается, а на выходе 14 формируется запрос прерывания, по которому микро-3ВМ может считать адрес данной группы с выходов 12 и состояние ее входов с выходов 13. Устройство также позволяет непосредственно считать данные с той или иной группы. Для этого необходимо выдать на входы ll устройства адрес группы, а затем считать данные с выходов 13. Таким образом, возможно функционирование в двух режимах: автоматическом режиме и режиме, непосредственного доступа к данным.

В автоматическом режиме устройство работает следующим образом.

Работа устройства тактируется импульсами, поступающими с генератора 1 импульсов на тактирующий вход счетчика 2. При этом первый и второй триггеры 7 и 8 находятся в нулевом состоянии. Цикл опроса начинается с нулевого такта. Нулевой код с выхода счетчика 2 поступает на входы дешифратора 3. Дешифратор 3 формирует сигнал на нулевом выходе, поступающий через элемент ИЛИ 9 на входы разрешения записи регистров

4. При этом в регистры 4 с информационных .входов 10 заносится текущее значение информации. По отрицательному фронту каждого последующего импульса счетчик 2 увеличивает на единицу свое содержимое. Дешифратор.

3 дешифрирует код, поступающий с выходов счетчика 2, формируя сигнал на стробирующем входе соответствующего регистра 4. Регистры 4 имеют выходы с тремя состояниями. При поступлении сигнала на стробирую— щий вход, соответствующий регистр

4 переводит свои выходы в активное состояние, и на первую группу входов схемы 6 сравнения из регистра

4 поступает информация о состоянии входов 10 данной группы. Одновременно код со счетчика 2 поступает на адресные входы блока 5 памяти, выбирая в нем ячейку памяти, соответствующую данной группе входов 10.

Таким образом, из блока 5 памяти извлекается информация о состоянии входов 10 данной группы в предыдущем цикле опроса. Указанная информация поступает на вторую группу входов блока 6 сравнения. Блок 6 сравнения осуществляет сравнение информации

1201842 о состоянии входов 10 в текущем и .предыдущем циклах опроса. Если с момента предыдущего цикла опроса в данной группе входов 10 не произошло изменений, то блок сравнения фиксирует равенство кодов и формирует на своем выходе логическую единицу.

По положительному фронту синхроимпульса сигнал с выхода блока сравнения записывается с инверсией в первый триггер 7. При совпадении информации триггер 7 так и остается в нулевом состоянии. Одновременно по положительному перепаду синхроимпульса, поступающему на вход записи блока 5 памяти, в него переписывается информация из регистра

4, т.е. запоминается текущее состояние данной группы входов 10. По отрицательному фронту синхроимпульса счетчик 2 вновь увеличи1 вает на единицу свое содержимое, дешифратор 3 выдает сигнал стробирования на следующий регистр 4, и, таким образом, начинается следующий такт опроса. Если блок 6 сравнения формирует нулевой уровень, то это означает, что в опрашиваемой группе входов 10 с момента предыдущего цикла опроса произошло изменение состояния по крайней мере одного входа. В этом случае по положительному фронту синхроимпульса в первый триггер

7 заносится и поступает на выход

14 запроса прерывания единичный уровень, информирующий внешнюю микро-3ВМ о наличии информации.

Кроме того, информация из регистра

4 переписывается в блок 5 памяти, а генератор 1 из-за отсутствия на его. входе запуска разрешающего нулевого уровня прекращает генерировать импульсы и устройство выходит из автоматического режима. При этом на выходах 12 устройства находится адрес группы входов, а на информационных выходах 13 находится информация о состоянии входов 10 данной группы. Наличию сигнала на том или ином входе 10 соответствуют логические единицы в соответствующих разрядах, отсутствию сигнала — . логические нули в соответствующих ,разрядах. После считьвания указанной информации, для переключения устройства в автоматический режим необходимо подать сигнал на управляющий вход 15. При этом первый

З0 ратора 3, который вьдает стробирующий сигнал на соответствующий регистр

4, с выходов которого на выходы 13 поступает информация о данной группе входов 10. После снятия сигнала разрешения записи с входа 16, триггер 8 обнуляется. По окончании считывания информации с выходов устройство может быть переключено в автоматический режим подачей сигнала запуска на вход 15.

Для обеспечения высокого быстро- „ действия устройства необходимо предусмотреть ряд мер. Шины, сигналы на которых изменяются с максимальной частотой, необходимо подключать к информационным входам 10, входящим в младшие группы (т.е. в группы, опрашиваемые в цикле опроса первыми). Соответственно шины, сигналы на которых изменяются с меньшими

50 частотами, необходимо соединить с входами 10 старших групп. Такое подключение особенно рекомендуется применять в случае, когда время считывания информации с устройства, 55 после выдачи запроса на прерывания значительно больше периода одного ,такта опроса и значителен диапазон триггер 7 устанавливается в нуль н запускается генератор 1 импульсов.

Считьвание информации может осуществляться также в режиме непосредственного доступа. Для этого на входы 11 устройства подается адрес требуемой группы входов 10, а также подается сигнал на управляющий вход разрешения записи адреса.. По отри10 цательному фронту синхронмпульса сигнал с входа 16 записьвается во второй триггер 8. Логическая единица с его выхода поступает на б -вход первого триггера 7, устанавливая его в единицу. Кроме того, логическая единица поступает через элемент ИЛИ 9 на входы записи регистров

4. Логическая единица также поступает на стробирующий вход счетчика

20 2 и осуществляет запись в счетчик 2 адреса группы с входом 11. В регистры 4 по сигналу записи заносится текущее значение сигналов .с информационных входов 10. Поскольку первый

25 триггер 7 устанавливается в логическую единицу, генератор 1 импульсов .выдав положительный перепад, оста навливается. Адрес группы с выходов

1 счетчика 2 поступает на входы дешиф1

1201842., частот изменения сигналов на различных входах 10. В этом случае можно избежать потери информации при одновременном изменении состояний входов в большом числе групп.

Для этого после считывания информации с некоторого (N) числа групп необходимо в режиме прямого обращения переключиться на нулевой адрес, что соответствует запуску на новый цикл опроса. При этом N определя.ется как целая часть следующего выражения!

l mt т т

15 ах где -f — максимальная частота изгпа x менения сигналов на входах первой группы;

t — время одного такта опроса;

Т вЂ” время считывания записи

20 информации, номера группы и данных; ш — общее число групп входов.

Таким образом, цикл опроса не доводится до конца, а прерывается в некоторый момент времени и начинается сначала. В этом случае входы младших групп опрашиваются более часто, а входы старших групп реже

30 и тем самым в ряде случаев оказывается возможным осуществлять onрос любой группы входов с частотой, не ниже заданной f для этой мах группы.

Генератор 1 импульсов 1 (фиг. 2) работает следующим образом. При наличии на его выходе 14 разрешающего нулевого уровня, на выходе второго элемента 21 формируется уровень логической единицы. При этом генератор 1 генерирует импульсы, частоты которых определяется временем перезаряда емкости конденсатора 20, генерация осуществляется за счет поочередного пере45 ключения вентилей 17-19. При поступлении на выход 14 единичного уровня происходит останов генератора 1. Если в момент прихода единичного уровня на выходе ге ератора

1 также был единичный уровень, то

RS-триггер, образованный элементами

И-НЕ 19 и 21, устанавливается в режим хранения и фиксирует на выходе генератора 1 уровень логической э5 единицы. Если же в момент прихода единичного уровня на выходе генератора 1 был нулевой уровень, то

g5-триггер зафиксирует единичный уровень на выходе генератора 1 толь ко по окончании отрицательного полупериода колебаний. Таким образом, генератор 1 независимо от момента прихода сигнала останова остановится по достижении единичного уровня на выходе.

При реализации основные характеристики устройства определяются следующим образом. При общем числе информационных входов 10, равном Е

Р и разрядности информационных выходов 13, равной К, число групп входов 10 определяется как ближайшее большее целое из следующего выражения

Е

К

Разрядность счетчика 2 определяется как ближайшее большее целое в соответствии со следующим выражением:

n=log<(m+1)

При реализации в качестве блока

5 памяти удобно испольэовать многоразрядные микросхемы памяти с небольшой емкостью и высоким быстродействием (например,,с микросхемы 155РУ2, организация 16 «4). В качестве регистров 4 удобно использовать буферные регистры, имеющие выходы с тремя состояниями, например, 589ИР12. Счетчик может быть выполнен на микросхеме 155ИЕ7.

Высокое быстродействие предлагаемого устройства обеспечивается за счет улучшения следующих характеристик: уменьшение времени цикла опроса путем организации параллельно-последовательной обработки и ввода информации; сокращение аппаратурного времени за счет того, что в нулевом такте опроса текущие логические состояния входов одновременно фиксируются в регистрах и не изменяются до следующего цикла опроса, что достигается выполнением мультиплексора в виде последовательностей схемы с использованием регистров, и выделением в цикле опроса отдельного такта (нулевого) для записи информации в регистры за счет связи нулевого выхода дешифратора 3 со входами записи регистров 4; обеспечение возможности внеочередного считывания состояния любой группы входов и укорочения отдельных циклов

1201842

7 опроса, что достигается выполнением блока памяти в виде запоминающего устройства с произвольной выборкой и использованием установочных входов счетчика 2.

Кроме того, устройство обеспечивает сокращение аппаратурного времени за счет обеспечения ввода информации только при изменении состояния сигналов на его входах.

При реализации предлагаемого уст ройства на быстродействующей элементной базе и использовании блока памяти с временем выборки в пределах десятков наносекунд (НС), время такта опроса может быть доведено до величины порядка 100-200 нс, благодаря тому, что в одном такте опрашиваются одновременно К вЂ” вхо1О дов.

1201842

Составитель В. Верховский

Редактор Ю. Середа Техред А.Ач Корректор В. Бутяга

Заказ 8092/50 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4