Система программного управления технологическими процессами

Система программного управления технологическими процессами

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к системам программного управления и может быть использовано в автоматизированных системах для управления технологическим оборудованием, станкам с ЧПУ, роботами, манипуляторами ГСП. Целью изобретения является сокращение объема памяти и расширение области применения системы за счет аппаратной реализации конечного автомата в процессе прямого доступа в память системы. Система программного управлеИзобретение относится к системам программного управления и может быть использовано в автоматизированных системах для управления технологическим оборудованием, станками с ЧПУ, роботами, манипуляторами ГПС и т.д. Целью изобретения является сокращение объема памяти и расширение области применения. На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемой системы программного управления; на фиг.2 - функциональная схема блока логического расширителя; на фиг.З - временная диаграмма настройки системы ния технологическими процессами содержит блок управления, тактовый генератор, системный контроллер, буфер адреса, дешифратор адреса памяти, блок постоянной памяти констант, блок оперативной памяти программ и данных, шинный формирователь блока оперативной памяти, дешифратор адресов устройств ввода/вывода, шинные формирователи устройства ввода/вывода , пять элементов ИЛИ, два элемента И, генератор захвата, регистр, три счетчика импульсов, триггер, шинный формирователь , блок логического расширителя, в состав к-рого входят регистр результата, группа регистров настройки, три элемента И, группа элементов И. группу элементов сложения по модулю 2, групповой мультиплексор , два элемента ИЛИ, шинный формирователь , одновибратор, регистр внутренних логических условий. Новым в системе программного управления является введение первого, второго, третьего счетчиков импульсов, генератора захвата, блока логического расширителя, пятого элемента ИЛИ и их связей 5 ил для аппаратной реализации конечного автомата; на фиг.4 - временная диаграмма инициирования прямого доступа в память и выхода из нее; на фиг,5 - временная диаграмма работы блока логического расширителя . Система программного управления технологическими процессами содержит блок управления,выполненный на микропроцессоре 1 и содержащий выходы адреса 1.1, входы/выходы данных 1.2, выходы управления 1.3, тактовые входы первой 1.4 и второй 1.5 фаз. вход сброса 1.6, вход готовности 1.7, выход синхронизации 1.8; тактовый генерасо с о 00 ю ю vj

союз соВетских

СОЦИАЛ И СТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 05 В 19/18

ГОСУДАРСТВЕНЧЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4694146/24 (22) 24.05.89 (46) 30.09.91, Бюл. N. 36 (72) Н,К.Байда, Г,Н.Тимонькин, В.С.Харченко, С.Ф.Тюрин, В.Н,Середа и С.Н.Ткаченко (53) 621.503.55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1423981, кл. G 05 В 19/18, 1988, Авторское свидетельство СССР . N 1418653, кл. G 05 В 19/18, 1988. (54) СИСТЕМА ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБОРУДОВАНИЕМ (57) Изобретение относится к системам программного управления и может быть использовано в автоматизированных системах для управления технологическим оборудованием, станкам с ЧПУ, роботами, манипуляторами ГСП. Целью изобретения является сокращение объема памяти и расширение области применения системы за счет аппаратной реализации конечного автомата в процессе прямого доступа в память системы, Система программного управлеИзобретение относится к системам программного управления и может быть использовано в автоматизированных системах для управления технологическим оборудованием, станками с ЧПУ, роботами, манипуляторами ГПС и т.д.

Целью изобретения является сокращение объема памяти и расширение области применения.

На фиг.1 изображена функциональная схема предлагаемой системы программного управления; на фиг.2 — функциональная схема блока логического расширителя; на фиг.3 — временная диаграмма настройки системы

„„. Ж„, 1681297 А1 ния технологическими процессами содержит блок управления, тактовый генератор. системный контроллер, буфер адреса, дешифратор адреса памяти, блок постоянной памяти констант, блок оперативной памяти программ и данных, шинный формирователь блока оперативной памяти, дешифратор адресов устройств ввода/вывода, шинные формирователи устройства ввода/вывода, пять элементов ИЛИ, два элемента И, генератор захвата, регистр, три счетчика импульсов, триггер, шинный формирователь, блок логического расширителя, в состав к-рого входят регистр результата, группа регистров настройки, три элемента

И, группа элементов И, группу элементов сложения по модулю 2, групповой мультиплексор, два элемента ИЛИ, шинный формирователь, одновибратор, регистр внутренних логических условий. Новым в системе программного управления является введение первого, второго, третьего счетчиков импульсов, генератора захвата, блока логического расширителя, пятого элемента

ИЛИ и их связей. 5 ил. для аппаратной реализации конечного автомата; на фиг.4 — временная диаграмма инициирования прямого доступа в память и выхода из нее; на.фиг.5 — временная диаграмма работы блока логического расширителя.

Система программного управления технологическими процессами содержит блок управления, выполненный на микропроцессоре 1 и содержащий выходы адреса 1.1, входы/выходы данных 1.2, выходы управления 1,3, тактовые входы первой 1.4 и второй

1,5 фаз, вход сброса 1.6, вход готовности 1,7, выход синхронизации 1.8; тактовый генера1681297 тор 2, содержащий входы 2,1, 2.2 подключе- реса 4,1 и для перевода ее в высокоимпения кварцевого резонатора, вход 2,3 синх- дансное состояние по сигналу "Подтвержронизации, выходы первой 2,4 и второй 2,5 дение захвата" на выходах управления 1.3, фаз, выходсброса2.6, выходготовности2,7, который снимает разрешающий уровень выход синхронизации 2,8; системный конт- 5 сигнала со входов Е1, Е2. роллер 3, содержащий выходы/входы дан- Шинный формирователь 8 блока операных 3.1, являющиеся шиной данных тивной памяти предназначен для увеличесистемы, выходы управления 3.2, являющи- ния нагрузочной способности шины данных еся шиной управления системы; буфер ад- 3.1 и организации подключения памяти к реса 4, содержащий выходы 4.1, 10 шинеданных3,1взависимостиотразрешаявляющиеся шиной адреса системы; де- ющих сигналов в следующих режимах: а) шифратор 5 адреса памяти, содержащий чтение памяти Е1=Е2=1. Выходные сигналы выход 5,1 подключения постоянной памяти данных блока оперативной памяти поступаи выход 5.2 подключения оперативной па- ютна входы шинногоформирователя и сего мяти; блок 6 постоянной памяти констант, 15 входов/выходов на шинуданных; б) запись блок 7 оперативной памяти программ и дан- в память Е1=1, Е2=0. Информация поступаных,шинный формирователь 8, дешифратор ет с шины данных на входы/выходы шинно-

9 адресов устройств ввода/вывода, содер- го формирователя и с его выходов на входы жащий группу выходов 9.1, выходы 9,2, 9.3, данных оперативной памяти 6; в) во всех

9,4; шинные формирователи 10 ввода/выво- 20 остальных случаях входы/выходы шинного да, пять элементов ИЛИ 11-15, два элемен- формирователя 8 блока оперативной памята И 16 — 17, генератор захвата 18, регистр ти находятся в высокоимпедансном состоякода 19, три счетчика 20, 21, 22, триггер 23, нии и не влияют на шину данных (Е1=Е2=0). шинный формирователь 24, блок 25 логиче- Шинные формирователи 10 ввода/выского расширителя, содержащий (фиг.2) 25 вода предназначены для увеличения нагрувход разрешения 25.1, входы/выходы дан- зочной способности шины данных и для а) ных25.2, вход25.3управления вводом, вход ввода информации с информационных вхо25.4 управления выводом, группу входов дов 44 системы Е1=Е2=1; б) вывода инфор25.5, вход сброса 25,6, первый вход синхро- мации на информационные выходы 45 .низации 25.7, второй вход синхронизации 30 системы Е1=1, Е2=0; B) во всех остальных

25;8; регистр результата 26, группу регист- случаях входы/выходы шинных формироваров настройки 27.1, 27.2, 27,3, три элемента телей находятся в высокоимпедансном соИ 28, 29, 30, группу элементов И 31.1-31,п, стоянии Е1=Е2=0. где n — разрядность обрабатываемых логи- 35 Шинный формирователь 24 предназначеских условий, группу элементов сложения чен для увеличения нагрузочной способнопомодулюдва32.1-32.п,групповоймульти- сти шины адреса и для подключения плексор 33, два элемента ИЛИ 34, 35. шин- выходных сигналов счетчиков 20, 21 к шине ный формирователь 36, одновибратор 37, адреса 4.1 в режиме прямого доступа в парегистр 38 внутренних логических условий, 40 мять по разрешающему сигналу подтвержвход сброса 39, вход готовности 40, вход дения захвата. В остальных случаях выходы

41 запроса прерывания, выход 42 разреше- шинного формирователя 24 находятся в выния прерывания, выход ожидания 43, ин- сокоимпедансном состоянии и сигналы на формационные входы 44, информационные выходе счетчиков не влияют на шину адревыходы 45, группу входов 46,1 — 46.l внешних 45 са, логических условий. Дешифратор 5 адреса памяти предназБлок управления предназначен для уп- начен для дешифрации по разрешающему равления системой с целью решения вычис- сигналу с выхода элемента ИЛИ 11 инфорлительных задач, мации на шине адреса 4,1 для подключения

Системный контроллер 3 предназначен 50 постоянной памяти 6 (выходом 5,1) либо

7 для формирования шины управления систе- оперативной памяти 7 (выходом 5.2), мы и для органиэации двунаправленной пе- Блок 6 постоянной памяти программ редачи данных по шине данных. предназначен для хранения неразрушаеШинные формирователи 8, 10, 24, 36 мых при выключении питания программ и предназначены для усиления информаци- 55 данных, в том числе программ настройки онных сигналов по шинам, для организации блока 25 логического расширителя, счетчидвунаправленной передачи данных, для от- ков 20-22, регистра 19 и триггера 23, а также ключения от информационных шин пс вхо- констант для вычисления систем булевых дам/выходам. функций в блоке логического расширителя.

Буфер адреса 4 предназначен для уве- Данные и программы считываются из личения нагрузочной способности шины ад- блока 6 в режиме чтения памяти (при акти1681297 вировании входов разрешения выходами элементов ИЛИ 13, 14) либо в режиме прямого доступа в память.

Блок 7 оперативной памяти предназначен для хранения программ, данных, а также для реализации стэка только во время работы системы.

Режим работы определяется сигналами разрешения и записи: E=1, W=1 — запись;

Е=1, W=0 — чтение; Е=Π— хранение.

Дешифратор 9 устройств ввода/вывода предназначен для дешифрации адреса устройств ввода/вывода (выходы 9.1), для записи информации в счетчик 20 (выход 9.3), в триггер 23 (9.4), в блок логического расширителя (9.2). причем его вход разрешения активируется выходом элемента ИЛИ 12.

Первый элемент ИЛИ 1 предназначен для управления дешифратором 5 адреса памяти, если на шине управления 3.2 системы имеется один из сигналов: "Чтение в память", "Запись в память".

Второй элемент ИЛИ 12 предназначен для управления дешифратором 9 устройств ввода/вывода, если на шине управления 3.2 системы имеется один из сигналов "Ввод из устройства ввода", "Вывод в устройство вывода".

Третий элемент ИЛИ 13 предназначен для управления первым входом разрешения постоянной памяти 6 при активировании выхода 5.1 дешифратора 5, либо при активировании выхода элемента И 16.

Четвертый элемент ИЛИ 14 предназначен для управления вторым входом разрешения постоянной памяти 6 при активировании разряда "Прием" выходов управления 1.3 микропроцессора 1 либо выхода элемента И 16.

Пятый элемент ИЛИ 15 предназначен для обнуления триггера 23. счетчиков 20, 21 и регистра 19 либо сигналом системного сброса с выхода 2.6 тактового генератора 2, либо сигналом с выхода элемента И 17.

Первый элемент И 16 предназначен для управления генератором и элементами

ИЛИ !3, 14 в том случае, если установлен триггер 23, а на выходах управления 1.3 микропроцессора 1 имеется сигнал "Подтверждение захвата".

Второй элемент И 17 предназначен для управления сбросом триггера 23, счетчиков

20, 21, регистра 19 по импульсу на выходе

18.3 генератора 18, если активирован выход

22.2 счетчика 22.

Генератор захвата 18 предназначен для синхронизации считывания констант из постоянной памяти 6 в режиме захвата, для синхронизации вычисления значения коньюнкции после считывания соответствую5

55 щих ей трех констант, а также для контроля окончания массива констант.

Генератор захвата 18 может быть реализован, например, на трех инверторах, резисторе, конденсаторе и элементах задержки, по каждому такту формирующих три последовательных импульса чтения (18.1), затем импульс вычислений (18,2), затем импульс контроля окончания массива (18,3).

Регистр 19 предназначен для приема с выходов счетчика 22 информации по сигналу 9.3 дешифратора 9. В регистре 19 в процессе захвата хранится код номера обрабатываемых логических условий (46.146.1, или внутренние логические условия), а также код текущего состояния для данного обрабатываемого автомата.

Первый счетчик 20 предназначен для приема с шины данных 3.1 системы информации настройки по сигналу 9.3 дешифратора 9.

В первом счетчике 20 в процессе захвата хранится и инкрементируется младшая половина адреса 20.1 считываемого в блок 25 массива констант. Счетчик 20 увеличивает содержимое на единицу (инкрементирует) по заднему фронту импульса 18.1 генератора 18. При обнулении счетчика 20 он формирует импульс переполнения на выходе 20.2.

Второй счетчик 21 предназначен для приема с выходов первого счетчика 20 информации настройки по сигналу 9.3 дешифратора 9.

Во втором счетчике 21 в процессе захвата хранится старшая половина адреса массива констант. Счетчик 21 увеличивает свое содержимое на единицу по импульсу переполнения 20.2 счетчика 20.

Третий счетчик 22 предназначен для приема с выходов счетчика 21 информации настройки. В нем хранится код длины массива констант. Третий счетчик 22 уменьшает свое содержимое на единицу (декрементируется) по заднему фронту импульсов 18.1 генератора 18.

При обнулении счетчика 22 активируется его выход 22.2. После начальной загрузки (настройки) выход 22.2 обнулен.

Триггер 23 предназначен для инициирования захвата путем записи в него логической единицы по его информационному выходу сигналом на выходе 9.4 дешифратора 9.

Блок 25 логического расширителя (фиг.2) предназначен для вычисления значения булевых функций, описывающих конечный автомат, подлежащий реализации, по константам, считываемым из постоянной памяти 6 по входам/выходам 25.2 импульсами 25.7, 1681297

Вычисление производится по синхроимпульсу 25.8, Вычисление в блоке 25 производится от аргументов логических условий 46.1 — 46.! или внутренних логических условий, выводимых по входам/выходам 25.2 (25,1=1, 25.4=1) при настройке, и аргументов кода текущего внутреннего состояния, являющихся частью входов 25.5.

Другая часть входов 25.5 кодирует номер обрабатываемой группы логических условий 46.1-46.I или внутренних.

Результат из блока 25 считывается по входам/выходам 25.2 (25,1=1, 25.3=1), Регистр результата 26 предназначен для установки его разрядов активированными разрядами выходов регистра 27.1 по переднему фронту импульса на выходе элемента И 30, B процессе вычислений однажды установленный разряд регистра 26 остается таковым до окончания вычислений — до обнуления с выхода элемента ИЛИ 35. Установленные разряды регистра 25 соответствуют единичным значениям реализуемой системы булевых функций, Группа регистров настройки 271-27.3 предназначена для приема со входов/выходов 25.2 блока 25 по синхроимпульсам 25,7 трех констант, причем (ХО, XD, Z соответст- вуют О, Т, М), после их считывания в регистре 27.1 хранится константа Z — значения булевых функций, соответствующих данной конъюнкции, если она равна 1; в регистре

27.2 — константа XD äoïoëíèòåëüíàÿ, имеющая единицы в разрядах неинвертированных переменных и нули в остальных; в регистре 27.3 — константа XO основная— существенных переменных, имеющая единицы в разрядах существенных переменных и нули в остальных.

Первый элемент И 28 блока логического расширителя предназначен для синхронизации записи в его регистр 38, если an.ивированы входы 25,4 и 25.1 блока 25.

Второй элемент И 29 блока логического расширителя предназначен для управления одновибратором 37 по окончании чтения результата из блока 26, если активированы входы 25,3 и 25,1 блока 25.

Третий элемент И 30 блока логического расширителя предназначен для управления, записью в регистр результата 26 по импульсу 25.8 в том случае, если обнулен выход элемента ИЛИ 34.

Группа элементов И 31.1-31.п.предназначена для формирования информации s разрядах логических условий (в конкатенации с кодом текущего состояния элементов памяти 25.5.2) на выходе мультиплексора

ЗЗ, являющихся несущественными и имею5

50 щих нули в соответствующих разрядах маски (константы) ХО, хранящейся в регистре

27.3.

Группа элементов сложения 32.1 — 32.2 по модулю два предназначена для формирования вектора совпадения. Если значения существенных логических условий (в конкатенации с кодом текущего внутреннего состояния), выделенные на группе элементов И

31,1-31л, совпадают с соответствующими разрядами маски константы XD, хранящейся в регистре 27.2, то в соответствующем разряде на выходе соответствующего элемента сложения по модулю два группы элементов 32,1 — 32.п устанавливается ноль.

При несовпадении устанавливается логическая единица.

Мультиплексор 33 предназначен для подключения к группе элементов И 31.1—

31.п одной из групп логических условий

46.1 — 46.п или с выходов регистра 38 в соответствии с кодом на входах 25.5.1.

Первый элемент ИЛИ 34 блока логического расширителя предназначен для формирования значения конъюнкции. Если на выходах группы 32,1 — 32.п логические нули, то и на выходе элемента ИЛИ 34 логический ноль, означающий, что коньюнкция равна единице (совпадение по всем разрядам с маской XD).

Второй элемент ИЛИ 36 блока логического расширителя предназначен для обнуления регистра 26 либо сигналом сброса

25,6, либо импульсом одновибратора 37.

Шинный формирователь 35 блока логического расширителя предназначен для обеспечения двунаправленной передачи информации со входов/выходов 25.2. При

Е2-0, Е1-1 информация с входов/выходов

25.2 передается в регистр 38, при Е2=1, Е1=1 —. с выходов регистров 26 на входы/выходы 25.2, при Е1=0 выходы шинного формирователя 36 находятся в высокоимпедансном состоянии.

Одновибратор 37 предназначен для обнуления регистра 26 через элемент ИЛИ 35 импульсом, сформированным по заднему фронту импульса на выходе элемента И 29.

Одновибратор 37 может быть реализован, например, на стандартной микросхеме

155АГ1, Регистр 38 внутренних логических условий предназначен для приема информации с выходов шинного формирователя 36 по переднему фронту импульса на выходе элемента И 28 информации внутренних логических условий и хранения ее в процессе вычислений.

Вход сброса 39 предназначен для приема внешнего сигнала сброса, 1681297

10 дующим образом

35

45 по синхросигналу на выходе 1.8, который 50 поступает на вход 2,3 тактового генератора

2 и с выхода 2. 8 тактового генератора 2 стробированный сигнал синхронизации поступает на вход синхронизации системного

Вход готовности 40 предназначен для приема внешнего сигнала готовности. Вход запроса прерывания 41 предназначен для приема сигнала запроса прерывания. Выход 42 разрешения прерывания предназначен для выдачи сигнала разрешения прерывания на внешнее оборудование. Выход 43 ожидания поедназначен для выдачи сигнала ожидания на внешнее оборудование. Информационные входы 44 предназначены для приема внешних сигналов состояния технологического оборудования.

Информационные выходы 45 предназначены для выдачи сигналов управления исполнительными органами технологического оборудования.

I-групп внешних логических условий

46.1-46,I предназначены для приема дискретных сигналов состояния внешнего оборудования, которые обрабатываются в блоке 25 логического расширителя в процессе введенной дисциплины.

Система программного управления технологическим оборудованием работает слеа)Обычный режим работы.

Тактовый генератор 2 генерирует две неперекрывающиеся тактовые последовательности, которые с его выходов 2,4,2.5 подаются на входы 1.4, 1.5 микропроцессора 1, Стабильность тактовых последовательностей обеспечивается подключением ко входам 2.1, 2.2 кварцевого резонатора. Микропроцессор 1 начинает генерировать выходные сигналы в следующие моменты 1) после подачи сигнала "Сброс" на его вход

1.6, причем предварительно внешний сигнал "Сброс"поступает на вход 39 системы, а с его выхода 2.6 — на соответствующий вход микропроцессора 1; 2) после установления уровня логической "1" на входе 40" Готовность" системы, причем с выхода 2.7 тактового генератора 2 сигнал готовности поступает на вход 1.7 микропроцессора 1, Если же на входе 40 тактового генератора 2 установлен сигнал логического "0", то на выходе 43 "Ожидание" системы устанавливается сигнал лог. "1". Блок управления выдает слово состояния на выходы данных 1.2 контроллера 3, который работает по слову состояния и информации на выходах управления 1.3. Блок управления формирует шину управления 3.2 системы. Системный конт-. роллер 3 также формирует шину данных 3,1 системы и обеспечивает двунаправленную

20 передачу данных по ней. Шину адреса 4.1 системы по адресным сигналам 1.1 микропроцессора 1 формирует буфер адреса 4.

Блок управления считывает и выполняет программу, записанную в постоянной памяти 6 или в оперативной памяти 7, при этом дешифратор адреса памяти 5 дешифрирует адрес, выставленный на шине адреса 4.1 системы, если на шине управления 3.2 выставлен один из сигналов "Чтение памяти", "Запись в память". При этом элемент ИЛИ

11 подает на его разрешающий вход сигнал, и активные уровни сигналов 5.1, 5.2 на выходе дешифратора адреса 5 подключают соответственно либо постоянную память 6 через элемент ИЛИ 14 по первому входу разрешения, либо оперативную память 7 по первому входу разрешения. Для подключения постоянной памяти 6 на ее второй разрешающий вход должен через элемент ИЛИ

13 поступить активный уровень сигнала

"Прием" с выходов управления 1.3 микропроцессора 1. Тогда выходы постоянной памяти 6 подключаются к шине данных 3.1 и данные считываются в микропроцессор 1 в соответствии с адресом, выставленным на шине адреса 4.1 системы, Для считывания данных из оперативной памяти 7 на ее втором входе записи, который подключен к разряду шины управления 3.2 "Запись в память", должен быть сигнал логического

"0", шинный формирователь 8 памяти по первому и второму разрешающим входам переводится в режим вывода. Данные считываются из оперативной памяти 7 в соответствии с адресными сигналами на адресных входах: с выходов оперативной памяти 7 через шинный формирователь памяти 8 на шину данных 3.1.

Микропроцессор 1 может записывать данные в оперативную память 7, при этом шинный формирователь 8 памяти переводится в режим ввода данных по второму разрешающему входу, оперативная память

7 переводится в режим записи по второму разрешающему входу и данные с шины данных 3.1, с выхода шинного формирователя 8 поступают на входы данных оперативной памяти 7.

Система вводит данные со своих информационных входов 44 или выводит данные на свои информационные выходы 45, Дешифратор 9. устройств ввода/вывода дешифрирует адрес, выставленный на шине адреса 4.1, если на шине управления 3,2 имеется один из активных уровней сигналов

"Ввод из устройства ввода", "Вывод в устройство вывода", при этом активный уровень сигнала с выхода элемента ИЛИ 12 подается на вход разрешения дешифратора

1681297

15 данный режим в предлагаемой системе не 20 используется. б)Реализация конечного ав9, Выходные сигналы 9,1 дешифратора 9 подключают соответствующий шинный формирователь 10 ввода/вывода по первому входу разрешения, второй вход разрешения шинных формирователей 10 переводит их либо в режим ввода, либо в режим вывода. В режиме ввода данные с информационных входов 44 поступают на входы соответствующего шинного формирователя 10, а с его входов/выходов- на шину данных 3.1 системы.

В режиме вывода данные с шины данных 3.1 поступают на входы/выходы шинного формирователя 10, а с его выходов— на информационные выходы 45 системы.

Микропроцессор 1 можно перевести в режим прерывания подачей сигнала "1" на вход 41, при этом, если прерывания разрешены, формируется сигнал "Подтверждение прерывания" на выходе 42, Однако т о м а т а, В этом режиме микропроцессор

1 подготавливает операции прямого доступа в память, Он обращается к счетчикам

20-22 и регистру 19 как к порту вывода, имеющему фиксированный адрес (см. фиг,1,3). При этом возбуждается выход 9.3 дешифратора 9 и с шины данных 3.1 в счет. чик 20 по его информационным входам заносится первое слово настройки, Тот же сигнал синхронизации поступает и на счетчики 21, 22 и регистр 19, но так как предварительно проведено обнуление выходом 2.6 тактового генератора 2, то в счетчики 21, 22 и регистр 19 занесется нулевая информация. Далее по адресу порта, возбуждающему выход 9.3дешифратора 9, с шины данных в счетчик 20 запишется второе слово настройки, а в счетчик 21 из счетчика 20 эанесется первое слово настройки. В счетчик 22 и регистр 19 вновь занесется нулевая информация. Далее аналогично описанному в счетчик 20 запишется третье слово настройки, в счетчик 21 — второе, в счетчик 20— первое. И, наконец, по четвертому обращению в регистре 19 окажется первое слово настройки, в счетчике 22 — второе, в счетчике 21 — третье, в счетчике 20 — четвертое. В регистре 19 первое слово настройки представляет собой конкатенцию кода номера обрабатываемых логических условий (ЛУ на фиг,З) и текущего внутреннего состояния конечного автомата (Y(t) на фиг.3). В счетчике

22 второе слово представляет собой длину массива констант, с помощью которого вычисляется система булевых функций, описывающих конечный автомат. В счетчике 21 третье слово представляет собой код старшей половины адреса обрабатываемого

55 массива констант, В счетчике 20 четвертое слово настройки предеставляет собой младшую половину адреса обрабатываемого массива констант, Далее микропроцессор 1 при необходимости обработать внутренние логические условия (ЛУ на фиг.3) выводит их по шине данных 3.1 в блок 25 логического расширителя через его входы/выходы 25,2, При этом происходит обращение к блоку 25 логического расширителя как к порту вывода с фиксированным адресом и возбуждается выход 9,2 дешифратора 9, возбуждающий вход 25.1 блока 25, Возбуждается также его вход 25.4 (фиг.1,3).

Микропроцессор 1 инициирует прямой доступ в память командой вывода логической единицы с разряда шины данных 3.1 по адресу триггера 23 (фиг.3). При этом возбуждается выход 9,4 дешифратора 9, синхронизирующий триггер 23. Выход триггера 23 активирует вход 1.9 захвата микропроцессора 1, который он анализирует после выполнения вывода. Поэтому микропроцессор

1 перходит в режим захвата, переводя свои выходы адреса 1.1 и выход данных 1.2 в высокоимпендансное состояние и формируя на разряде "Подтверждение захвата" выходов управления 1,3 логическую единицу. В связи с этим снимается разрешающий сигнал с буфера адреса 4 и шина адреса 4.1 системы также переводится в высокоимпедансное состояние (фиг.1,4). Сигнал "Подтверждение захвата" поступает и на системный контроллер 3, поэтому его выходы/входы — шина данных 3,1 и выходы управления — шина управления 3.2 переводится в высокоимпедансное состояние. Шины системы свободны для прямого доступа в память, а микропроцессор 1 приостанавливает внутренние операции выполнения команды и переходит в цикл ожидания при захвате. Начинается прямой доступ в память на время считывания констант в блок 25 логического расширителя и производство вычислений, т.е. "монопольный" доступ в память.

Так как микропроцессор 1 сформировал сигнал "Подтверждение захвата" на выхо- . дах 1.3 управления и триггер 23 установлен, то запускается генератор захвата 18, который формирует импульсы на выходах в такой последовательности: три импульса чтения на выходе 18,1, затем импульс стробирования результата вычислений на выходе 18,2, затем импульс проверки окончания массива на выходе 18.3, затем снова три импульса чтения на выходе 18.1 и т,д. По окончании вычислений, если выход 22.2 нулевого состояния счетчика 22 активирован, 13

1681297

10

20 то через элементы И 17, ИЛИ 15 обнуляется триггер 23 и генератор 18 останавливается, не успев сформировать очередные импульсы чтения, При первоначальной записи информации в счетчик 22 активный уровень с выхода 22.2 снимается. При активировании разряда "Подтверждение захвата" выходов управления 1.3 микропроцессора 1 шинный формирователь 15 подключает к шине адреса 4 .1 выходы счетчиков 20, 21 (соответственно к младшим половинам шины адреса

4.11.

С каждым импульсом на выходе 181 генератора по переднему его фронту соответствующая константа из постоянной памяти 6, так как оба ее входа разрешения активированы выходом элемента И 16 через элементы ИЛИ 13, 14, записывается в блок 25 логического расширителя по его входам/выходам данных 25,2, Задним фронтом импульса чтения 18,1 изменяется состояние счетчика 20 по его счетному входу, выходы счетчиков 20, 21 адресуют по шине адреса

4.1 (адреса О, 1, 2, ... Ak-2, Ak-1, А на фиг,4) очередную константу (D1D2D3" Dk 2.Dk 1,Dk на фиг.4), которая будет записана в блок 24 передним фронтом следующего импульса чтения 18.1. Вначале, когда происходит подключение выходов шинного формирователя

15, адресуется начальная ячейка памяти (О на фиг,3), константы из которой запишутся в блок 25 через некоторое время, необходимое для включения генератора 18 и формирования первого импульса чтения. При этом входы разрешения постоянной памяти 6 постоянно активированы выходом элемента И

16 через элементы ИЛИ 13, 14.

При переполнении счетчика 20 его выход 20,2 активирует счетный вход счетчика

21, Таким образом, в блок 25 считываются три константы из последовательных ячеек памяти. Затем генератор 18 формирует импульс на выходе 18.2, по которому в блоке

25 производится вычисление по первым трем константам. Затем генератор 18 проверяет окончание массива констант, формируя импульс на выходе 18.3. Если массив не закончен, то формируются очередные три импульса чтения и т.д. Если массив закончен, то обнуляется триггер 23, как было описано ранее, снимается сигнал захвата со входа 1;9 микропроцессора 1 и сигнал чтения с постоянной памяти 6.

Микропроцессор 1 возвращается к прерванной циклом ожидания при захвате команде, формирует шины адреса 4.1, данных

3.1 и управления 3.2 и выполняет ввод из блока логического расширителя результата вычислений (фиг.1,4). При этом активируется выход 9.2 дешифратора 9 и вход 25,1

55 блока 25. Результат вычислений в режиме захвата с выходов/входов 25,2 блока 25 вводится в микропроцессор и в дальнейшем используется программно.

При записи информации в блок 25 логического расширителя (см, фиг.2,5) информация констант с его входов поступает на информационные входы регистра 27.1, Регистры 27,1, 27,2, 27.3 включены каскадно с общей синхронизацией, Поэтому перемещение информации констант ХО (основной), XD (дополнительной), (выходов) (фиг.5), соответствующих константам D, Т, М, аналогично описанному для случая записи в счетчики 20, 21, 22 и триггер 19, т.е. за три импульса чтения по входу синхронизации

25.7, в регистрах 27.1 — 27.3 окажется информация соответствующих констант Z, XD, ХО (фи г.2,5).

На выходе группового демультиплексора 33 будет установлена информация логических условий, в зависимости от номера на разрядах 25,5.2 входов 25.5 это будут или внутренние логические условия, записанные в регистр 38 при настройке, или одна из групп логических нулей 46.1 — 46.1. Запись внутренних логических условий происходит в регистр 38 с выходов шинного формирователя 36, кода нэ входах/выходах данных

25.2 установлена необходимая информация и активированы входы 25.1, 25.3 блока 25, При этом происходит передача информации на выходы шинного формирователя 36 и запись ее в регистр 38 по стробу, формируемому элементом И 28.

Вторая часть 25.5.2 входов 25.5 блока 25 представляет собой код текущего внутреннего состояния реализуемого автомата.

Конкатенация анализируемых логических условий и текущего внутреннего состояния поступает на вторые входы элементов И группы 31.1 — 31.п на выходах которой формируется код, имеющий нули в разрядах несущественных для данного автомата переменных, и любая информация в других разрядах (происходит маскирование логических условий маской ХО, записанной в регистре 27.3 — эквивалентно команде

ANDM). Этот код поступает на вторые входы элементов сложения по модулю два 32.132 и (n — разрядность полного слова логических условий). На выходах элементов

32.1 — 32.п формируются единицы в позициях, соответствующих разрядом полного слова логических условий, в которых значение переменной не совпадает с заданным словом — маской XR (эквивэлентна команде

XRA), т.е, если на выходе элемента ИЛИ 34 логическая единица (фиг.5 для X0),XD>, Z1), это означает, что вычисляемая конъюнкция

1681297 1 (произошло несовпадение хотя бы в одном из существенных разрядов логических условий и маски ХО, записанной в регистре

27.2), Поэтому поступающий импульс 25.8 не пройдет через элемент И 30 на вход синхронизации регистра результата 26.

Если же на выходе элемента ИЛИ 34 к моменту поступления импульса 25,8 окажется логический "0" (конъюнкция равна 1), то по стробу на выходе элемента И 30 в регистре 26 из регистра 27,1 запишется соответствующее значение результата — булевых функций, в которые входит данная конъюнкция (Zi на фиг.5). Если и другая j-я конъюнкция равна единице (ей соответствуют константы XOj, XD, Z1), то произойдет, очередная запись результата в регистр 26(71 на фиг.5). Так как регистр 26 — синхронный с S-входами, то запись производится с накоплением — однажды установленный разряд не изменяет своего состояния до обнуления регистра 26 (Z)vZi на фиг.5), т.е. в регистре 26 формируется логическая сумма констант выходов-значение булевых функций, описывающих реализуемый конечный автомат.

После завершения вычислений в режиме прямого доступа в память, как было описано, происходит ввод результата в микропроцессор 1.

Активируется вход 25,3 и 25.1 блока 24.

Шинный формирователь 36 подключается соответственно к выходам/входам 25.2 (шины данных) в режиме передачи информации с выходов регистра 26 на выходы/входы

25.2. Результат вычислений вводится в микропроцессор 1.

По заднему фронту импульса на выходе элемента И 29 после операции ввода срабатывает одновибратор 37, который через элемент ИЛИ 35 обнуляет регистр результата

26. Блок логического расширителя готов к последующим вычислениям. Первоначальный сброс регистра 26 осуществляется по входу сброса 25,6 через элемент ИЛИ 35.

Микропроцессор 1 (фиг.1) использует результат вычислений программно, При реализации комбинационного автомата значение булевых функций может непосредственно выводиться на технологическое оборудование по выходам 45.

При реализации последовательного автомата программно выделяется код последующего состояния автомата, которое записывается в некоторую ячейку памяти, его хранящую, а затем выделяется собственно значение выходных сигналов и может также выводиться на технологическое оборудование.

Если обрабатываются внутренние логические условия (e частности, зто может быть

6168

Я pgp8 конъюкЦия кохз 1

Поэтому в регистр 26 (фиг,2) запишется

Z1=ф5, Аналогично Хз = 1, т.е. в регистре 26 будет 21 Ез = 5558v5198 = f158.

Аналогично Y2(t) - 1, т,е. в регистре 26 будЕт Zi ZZ vZ8 - ®58ч 168 > Щ28 = 917g . т.е, все четыре функции - 1 (17 = Ф® 1111=

- фЩ Yz(t+1)Yg(t+1)ZzZ1).

Этот результат вводится в микропроцессор 1 (фиг.1). Он программно выделяет значение ZzZ1 маской ф38 и выводит на информационные выходы 45. Затем про50

55 информация с информационных входов 44 системы, предварительно обработанные в микропроцессоре 1), то результат также используется программно — для реализации

5 других алгоритмов(в частности, также могут в дальнейшем формироваться и выводиться управляющие воздействия).

Рассмотрим пример конкретного выполнения предлагаемой системы программ10 ного управления на основе микропроцессора 580.

Пусть необходимо формировать автоматные отображения в соответствии с системой булевых функций, описывающих

15 последовательный автомат:

Уф+1) = ХОзХзчХ Х272(т), Y2(t+1) =, Хзч XoY1(t), Z = ХоХзчХ1Y2(t)Y t(t), Х2 = Yz(t).

20 Получим соответствующи