Способ формирования меток времени и устройство для его реализации

Способ формирования меток времени и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть использовано в системах, использующих программно - временные устройства.

Известен способ формирования меток времени, реализованный в [1], основанный на формировании последовательности импульсов, суммировании импульсов и преобразовании полученной суммы в заданные временные метки.

Недостаток этого способа состоит в том, что при его реализации устройство отличается громоздкостью и нетехнологичностью, так, например, при изменении последовательности меток времени необходимо практически полностью перепроектировать устройство.

Известно устройство формирования меток времени [1], содержащее формирователь импульсов, счетчик импульсов и дешифратор.

Недостаток известного устройства состоит в громоздкости и нетехнологичности. Так, например, при изменении последовательности меток времени необходимо практически полностью перепроектировать устройство.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу формирования меток времени является способ, реализованный в [2], включающий формирование n (n=1, 2, 3, …) последовательностей импульсов, суммирование импульсов каждой последовательности и формирование временных меток путем преобразования комбинации полученной суммы в заданные временные метки.

Недостаток этого способа состоит в том, что при его реализации преобразованию подлежит образованная сумма импульсов, числовое значение которой может быть достаточно велико, что требует большого количества элементов, участвующих в преобразовании, что усложняет устройство.

Известно устройство формирования меток времени [2], содержащее формирователь временных интервалов, первый и второй счетчики, цифровой компаратор, программируемое запоминающее устройство и дешифратор.

Недостаток известного устройства состоит в том, что в преобразовании формируемого числа во временные метки участвует большое количество разрядов программируемого запоминающего устройства, первого счетчика и цифрового компаратора, что значительно усложняет устройство.

Задача изобретения - упрощение реализации за счет снижения объема преобразуемой информации.

Эта задача достигается тем, что способ формирования меток времени, включающий формирование n (n=1, 2, 3, …) последовательностей импульсов с периодом τ_i (i=1, 2, …n), причем отношение τ_i/τ_(i+1)=к, где к - целое число, формирование каждой последующей временной метки M_j (j=1, 2, … m, m - число временных меток) по истечении интервала времени T_j=p_j1τ₁+p_j2τ₂+ … +p_ji τ_i+…+p_jn τ_n, где p_ji - целое число, отличается тем, что последовательно суммируют число p_ji импульсов тех последовательностей, которые определяют интервал времени T_j, причем вначале суммируют p_j1 импульсов с максимальным периодом следования τ₁, затем p_j2 импульсов с меньшим периодом следования τ₂ и так до суммирования p_jn импульсов с наименьшим периодом следования τ_n, из каждой полученной суммы образуют цифровой сигнал, при этом каждую последующую метку времени M_j формируют в моменты времени, когда цифровой сигнал равен сумме значений цифрового сигнала, соответствующего предыдущей метке времени, и чисел p_ji, определяющих текущий интервал времени.

Устройство формирования меток времени, содержащее формирователь временных интервалов, первый и второй счетчики, цифровой компаратор, программируемое запоминающее устройство и первый дешифратор, выход которого соединен с выходной шиной устройства, а выходная шина второго счетчика соединена с шиной управления первого дешифратора и с шиной адреса программируемого запоминающего устройства, выходная шина которого соединена с шиной А компаратора, шина В которого соединена с выходной шиной первого счетчика, а выход А=В компаратора подключен к счетному входу второго счетчика, дополнительно содержит второй дешифратор и мультиплексор, сигнальные входы которого соединены с соответствующими выходами формирователя временных интервалов, выход мультиплексора подключен к счетному входу первого счетчика, шина управления мультиплексора соединена с выходной шиной второго дешифратора, шина управления которого соединена с выходной шиной второго счетчика.

На чертеже приведена блок-схема устройства формирования меток времени, реализующего предлагаемый способ. На этой схеме 1 - формирователь временных интервалов, 2 - мультиплексор, 3 - первый счетчик, 4 - цифровой компаратор, 5 - программируемое запоминающее устройство (ПЗУ), 6 - второй счетчик, 7 - первый дешифратор, 8 - второй дешифратор, 9 - выходная шина устройства.

В устройстве формирования меток времени выходы формирователя временных интервалов 1 соединены с соответствующими входами мультиплексора 2, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 3, выходная шина которого подключена к шине В цифрового компаратора 4, шина А которого соединена с выходной шиной программируемого запоминающего устройства 5, шина адреса которого соединена с выходной шиной второго счетчика 6 и шинами управления первого 7 и второго 8 дешифраторов. Выходная шина первого дешифратора 7 соединена с выходной шиной устройства 9, выходная шина второго дешифратора 8 соединена с шиной управления мультиплексора 2.

Устройство формирования меток времени работает следующим образом. Пусть формирователь временных интервалов 1 формирует последовательности импульсов τ_i (i=1, 2, 3) с интервалами τ₁, τ₂ и τ₃ (n=3). Будем предполагать, что τ₁=1 ч, τ₂=1 мин, τ₃=1 с (τ_i/τ_(i+1)=к=60). Пусть требуется формировать m=5 меток времени M_j, при этом временные интервалы T_j (j=1, 2,…5) между соседними метками соответственно равны:

где коэффициенты р_ji - целые числа. Пусть для простоты р₁₁=p₂₁=p₃₁=p₄₁=p₅₁=2, р₁₂=p₂₂=p₃₂=p₄₂=p₅₂=8, p₁₃=p₂₃=р₃₃=p₄₃=p₅₃=12.

Сформируем исходное состояние первого 3 и второго 6 счетчиков соответственно в виде R₁₀ и R₂₀, где R₁₀ и R₂₀ - число, записываемое в счетчики в начальный момент времени. Пусть R₁₀=R₂₀=0. В дальнейшем число в первом счетчике 3 будем обозначать R_1x (цифровой сигнал, обозначим С), а число во втором счетчике 6 будем обозначать R_2x. Первый счетчик 3 осуществляет преобразование сосчитанного числа импульсов в цифровой сигнал С. Цифровой сигнал С будем формировать путем последовательного суммирования p_ji импульсов тех последовательностей, которые определяют время T_j, причем в интервале времени T_j последовательно будем суммировать вначале p_j1 импульсов с максимальным периодом следования τ₁, затем p_j2 импульсов с меньшим периодом следования τ₂ и в конце p_jn импульсов с наименьшим периодом следования τ_n. При формировании последующей метки времени к образованному цифровому сигналу С, соответствующему предыдущей метке, будем аналогично прибавлять числа импульсов p_ji, которые определяют текущий интервал времени. Иначе говоря, каждую последующую метку времени M_j будем формировать в моменты времени, когда цифровой сигнал равен сумме значений цифрового сигнала, соответствующего предыдущей метке времени, и чисел p_ji, определяющих текущий интервал времени, т.е.

Пусть при R_2x=0 программируемое запоминающее устройство (ПЗУ) 5 подключает к своему выходу ячейку с адресом R_2x=0, содержимое которой А=р₁₁=2, а второй дешифратор 8 формирует на своем выходе D такой код, который устанавливает мультиплексор 2 в состояние, при котором на его выход N_k подключается последовательность импульсов τ₁. В этом случае при R_1x=p₁₁=2 на шине В цифрового компаратора 4 формируется сигнал В=2, а на выходе А=В цифрового компаратора 4 вырабатывается сигнал S=1 и во втором счетчике 6 устанавливается число R_2x=1. Пусть при R_2x=1 ПЗУ подключает к выходу ячейку с адресом 1, содержимое которой А=р₁₁+р₁₂=2+8=10, а второй дешифратор 8 формирует на своем выходе D такой код, который устанавливает мультиплексор 2 в состояние, при котором на его выход N_k подключается последовательность импульсов τ₂. В этом случае при R_1x=р₁₁+p₁₂=10 на шине В цифрового компаратора 4 формируется сигнал В=10, а на выходе А=В цифрового компаратора 4 вырабатывается сигнал S=1 и во втором счетчике 6 устанавливается число R_2x=2.

Пусть при R_2x=2 ПЗУ подключает к выходу ячейку с адресом 2, содержимое которой А=р₁₁+p₁₂+P₁₃=2+8+12=22, а второй дешифратор 8 формирует на своем выходе D такой код, который устанавливает мультиплексор 2 в состояние, при котором на его выход N_k подключается последовательность импульсов τ₃. В этом случае при R_1x=С=р₁₁+p₁₂+p₁₃=22 на шине В цифрового компаратора 4 формируется сигнал В=22, а на выходе А=В цифрового компаратора 4 вырабатывается сигнал S=1 и во втором счетчике 6 устанавливается число R_2x=3. Так как цифровой сигнал С=C₁=р₁₁+p₁₂+p₁₃, то в этом случае согласно (6) на выходе первого дешифратора 7 формируется метка времени M₁. Далее ПЗУ подключает к выходу ячейку с адресом 3, содержимое которой А=р₁₁+p₁₂+p₁₃+р₂₁=22+2=24, а второй дешифратор 8 формирует на своем выходе D такой код, который устанавливает мультиплексор 2 в состояние, при котором на его выход N_k подключается последовательность импульсов τ₁. Далее процесс формирования меток времени М₂, М₃, M₄ и M₅ аналогичен описанному выше процессу. При С=С₂=C₁+р₂₁+р₂₂+p₂₃, согласно (6), формируется метка времени М₂. При С=С₃=С₂+p₃₁+p₃₂+p₃₃, согласно (6), формируется метка времени М₃ и так далее.

Закон переключения мультиплексора 2 при известных заранее коэффициентах p_ji весьма прост. Если, например, n=3, то шина управления D мультиплексором 2 должна содержать 2 разряда, при этом код 01 может соответствовать подключению на выход мультиплексора 2 импульсов τ₁, код 02 может соответствовать подключению на выход мультиплексора 2 импульсов τ₂, код 03 может соответствовать подключению на выход мультиплексора 2 импульсов τ₃. Если p_ji≠0, то все числа R_2x=3d (d=1, 2, ..) соответствуют коду 01, все числа R_2x=3d+1 соответствуют коду 02, все числа R_2x=3d+2 соответствуют коду 03.

Таким образом, в процессе формирования меток времени M_j образуют цифровой сигнал С в виде суммы импульсов p_ji тех последовательностей импульсов, которые определяют время T_j, и в соответствии с соотношением (6) формируют временные метки M_j.

Эффект от использования предлагаемого изобретения состоит в упрощении реализации за счет снижения объема преобразуемой информации. Покажем это. В известном решении [2] формирование временной метки происходит при совпадении текущего времени, фиксируемого в первом счетчике, со временем, устанавливаемым программируемым запоминающим устройством. Для рассмотренного случая максимальное время Т_м, которое подлежит сравнению с заданным, будет равно Т_м=T₁+Т₂+Т₃+Т₄+Т₅=38460 с. Для представления таких чисел требуется 16 двоичных разрядов, вследствие чего и ПЗУ, и цифровой компаратор, и первый счетчик должны быть 16-разрядными. В результате устройство получается сложным и громоздким.

В устройстве, реализующем предлагаемый способ формирования меток времени, преобразованию подлежит цифровой сигнал С, максимальное значение которого равно

Для рассматриваемого случая это число С=110. Для представления этого числа требуется 7 двоичных разрядов, вследствие чего и ПЗУ, и цифровой компаратор, и первый счетчик могут быть 7-разрядными, что значительно упрощает устройство.

Предлагаемая совокупность признаков в рассмотренных автором решениях не встречалась для решения поставленной задачи и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". В качестве элементов для реализации устройства могут быть использованы генераторы и счетчики импульсов, мультиплексоры, цифровые компараторы, дешифраторы, программируемые запоминающие устройства любых серий.

Литература

1. Л.М.Гольденберг, Ю.Т.Бутыльский, М.Н.Поляк. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. Москва, «Связь», 1979 г., стр.61, рис.2.28.

2. Э.Клингман. Проектирование специализированных микропроцессорных систем. Москва, Мир, 1985 г., стр.34, рис.1.22.

1. Способ формирования меток времени, включающий формирование n (n=1, 2, 3,…) последовательностей импульсов с периодом τ_i (i=1, 2, … n), причем отношение τ_i/τ(_i+1)=к, где к - целое число, формирование каждой последующей временной метки M_j (j=1, 2, … m, m - число временных меток) по истечению интервала времени T_j=p_j1τ₁+p_j2τ₂+… …+p_jiτ_i+…+p_jnτ_n, где p_ji - целое число, отличающийся тем, что последовательно суммируют число p_ji импульсов тех последовательностей, которые определяют интервал времени Т_j, причем вначале суммируют p_j1 импульсов с максимальным периодом следования τ₁, затем p_j2 импульсов с меньшим периодом следования τ₂ и так до суммирования p_jn импульсов с наименьшим периодом следования τ_n, из каждой полученной суммы образуют цифровой сигнал, при этом каждую последующую метку времени M_j формируют в моменты времени, когда цифровой сигнал равен сумме значений цифрового сигнала, соответствующего предыдущей метке времени, и чисел p_ji, определяющих текущий интервал времени.

2. Устройство формирования меток времени, содержащее формирователь временных интервалов, первый и второй счетчики, цифровой компаратор, программируемое запоминающее устройство и первый дешифратор, выход которого соединен с выходной шиной устройства, а выходная шина второго счетчика соединена с шиной управления первого дешифратора и с шиной адреса программируемого запоминающего устройства, выходная шина которого соединена с шиной А цифрового компаратора, шина В которого соединена с выходной шиной первого счетчика, а выход А=В цифрового компаратора подключен к счетному входу второго счетчика, отличающееся тем, что в него дополнительно введены второй дешифратор и мультиплексор, сигнальные входы которого соединены с соответствующими выходами формирователя временных интервалов, выход мультиплексора подключен к счетному входу первого счетчика, шина управления мультиплексора соединена с выходной шиной второго дешифратора, шина управления которого соединена с выходной шиной второго счетчика.