6.2. СТАНДАРТНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ

Как правило, ИВК строят по принципу агрегатирования, согласно которому системы создают из стандартных устройств - модулей, конструктивно законченных и выпускаемых серийно. При такой структуре система способна к быстрой перестройке в соответствии с изменившейся задачей. Для этого достаточно заменить часть модулей и изменить программное обеспечение. Такая система легко модернизируется, а ее разработка не требует большого времени.

Совместимость элементов ИВК- Объединение устройств в единую систему возможно при выполнении условия их совместимости. Различают информационную, энергетическую и конструктивную совместимости.

Важнейшей является информационная совместимость. Она заключается в согласовании параметров сигнала устройств по видам, информативным параметрам и уровням. Информационная совместимость позволяет отдельным модулям обмениваться информацией в соответствии с заданным алгоритмом, а также различными служебными сигналами, например адресами и командами. Информационная совместимость необходима для реализации любого интерфейса.

Энергетическая совместимость заключается в согласовании напряжений и токов, питающих модули, и линий их передачи. Конструктивная совместимость заключается в конструктивном согласовании модулей, позволяющем использовать их совместно. Требования энергетической и конструктивной совместимости в разных интерфейсах сушественно различаются.

В зависимости от задач ИВК, номенклатуры используемых средств измерений и их характеристик можно построить интерфейсы различной сложности с различными структурами. Создание интерфейсов для каждой задачи или групп задач экономически невыгодно, поэтому разработаны стандартные интерфейсы. В нашей стране принято несколько интерфейсов, в качестве примера рассмотрим интерфейсы МЭК 625.1 и КАМАК.

Оба эти интерфейса относятся к числу магистральных, в которых все устройства подключены к общей магистрали. По отношению к магистрали модули могут быть источником информации или ее приемником. Источник предназначен только для передачи информации. В каждый момент в системе может быть только один источник. Приемник служит для приема информации, их может быть несколько.

Каждое устройство (источник или приемник) имеет свой адрес, по которому осуществляется его вызов для обмена информацией. Адресацию устройств и управление их работой выполняет контроллер. Функции контроллера часто выполняет ЭВМ с интерфейсом.

Один и тот же прибор в системе может поочередно выполнять различные функции. Например, вольтметр на котором перед измерениями устанавливают нужный диапазон измерений, в это время является приемником. В ходе передачи результатов измерений вольтметр функционирует как источник информации.

Передача сообщений в интерфейсе может происходить синхронно или асинхронно. При синхронном методе ритм обмена информацией задается синхроимпульсами подобно тому, как это делается в микропроцессорах. Этот способ позволяет получить высокую скорость обмена, если все устройства характеризуются приблизительно равным и достаточно высоким быстродействием. Если же быстродействие устройств сильно различается, то предпочтителен асинхронный метод, при котором обязательным условием обмена является получение каждым из участвующих в обмене устройств подтверждения о готовности других устройств принимать или передавать информацию. Скорость обмена в этом случае определяется наименее быстродействующим устройством.

6.3. ИНТЕРФЕЙС МЭК 625.1

Интерфейс предназначен для создания небольших локальных ИВК на основе серийно выпускаемых промышленностью средств измерений: цифровых вольтметров, частотомеров, программируемых генераторов, в состав которых введены интерфейсные модули, позволяющие использовать средства измерений как в составе ИВК, так и автономно. Именно в возможности создания ИВК на базе уже имеющихся средств измерений заключается перспективность интерфейса и его широкое распространение.

Если необходимые приборы с интерфейсными модулями уже имеются и можно выбрать ЭВМ, то создание аппаратной части ИВК заключается в соединении всех составных приборов с ЭВМ специальным кабелем со стандартным разъемом.

Интерфейс положен в основу единого агрегатируемого комплекса автоматизированных средств измерительной техники (ЕАКАСИТ), принятому у нас в стране в радиотехнической отрасли.

Основы интерфейса были разработаны фирмой «Хьюлетт - Паккард», а затем стандарт был рекомендован Международной электротехнической комиссией (МЭК) в качестве международного.

Структура интерфейса. Взаимодействие входящих в ИВК приборов осуществляется с помощью канала общего пользования (КОП), включающего интерфейсные модули (ИМ) и магистраль. К магистрали подключают устройства, например вольтметр, частотомер, генератор и микроЭВМ, снабженные интерфейсными модулями (рис. 6.1). По КОП передают всю информацию, необходимую для согласования работы устройств: результаты измерений, адреса

вольтметр

Частато -мер

генератор

Микро -ЭВМ

Рис. 6.1

устройств, команды. Существуют однолинейные команды, передаваемые по одной линии, и многолинейные, для передачи которых используют сразу несколько линий. Информацию передают в двоичном коде: низкому уровню напряжения на линиях соответствует логическая единица, а высокому - логический нуль (в системе принята отрицательная логика).

Магистраль состоит из 16 однопроводных линий связи, которые по функциональному назначению делят на три шины: данных, управления и синхронизации. Шина данных объединяет восемь линий.

По ней передают результаты измерений, адреса и многолинейные команды. Одновременно по восьми линиям данных можно передать 8 бит информации - 1 байт.

Шина управления состоит из пяти линий: «управление» (УП), «конец передачи» (КП), «очистить интерфейс» (ОИ), «дистанционное управление» (ДУ) и «запрос на обслуживание» (ЗО). По шине «управления» передают сигналы, предназначенные для согласования работы устройств в рамках интерфейса.

Линия «управление» используется контроллером для определения вида сообщений, передаваемых по шине данных. Низкий уровень напряжения на линии свидетельствует о том, что передаются сообщения, предназначенные для управления интерфейсом и называемые интерфейсными. При высоком уровне передаются сообщения устройств - данные о результате измерений, состоянии прибора, выбранном диапазоне измерений.

Линия «очистить интерфейс» управляется контроллером и предназначена для приведения интерфейса в исходное состояние. В режиме измерений контроллер поддерживает на линии высокий уровень напряжения, а перед проведением цикта измерений коротким импульсом отрицательной полярности контроллер переводит интерфейс в исходное состояние.

Линия «конец передачи» управляется источником информации. По окончании передачи данных источник устанавливает низкий уровень напряжения на линии, что свидетельствует о том, что все данные переданы.

Линия «дистанционное управление» управляется контроллером. При низком уровне устройство получает разрешение на переход с управления органами регулировки с лицевой панели (местное управление) на дистанционное управление по КОП.

Линия «запрос на обслуживание» управляется всеми устройствами. В обычном режиме на ней поддерживается высокий уровень напряжения. Когда один из приборов требует приоритетного обслуживания контроллером, то он устанавливает низкий уровень напряжения на линии. При этом прерывается текущий обмен информацией по магистрали и контроллер начинает работать с прибором, требующим обслуживания.