 |
Алгоритм функционирования приемной части АПД
|
|
|
|
Работа приемника АПД начинается после подачи на него питания. В блоке начальной установки формируется импульс, устанавливающий все функциональные блоки в исходное состояние. После этого процессор начинает чтение первой команды из ПЗУ, выставляя на шину адреса/данных адрес FFFF0.
Прежде всего, процессор тестирует самого себя, память, программирует микросхему ППИ. В случае обнаружения сбоев процессор выдает в определенный порт единицу, тем самым зажигая индикатор неисправности, и прекращает работу. При отсутствии неисправностей аппаратура готова к приему данных.
Процесс передачи данных по каналу начинается после автоматического установления соединения с передающей станцией. УПС после принятия сигнала вызова включает цепь 125 «Индикатор вызова».
В ответ на этот сигнал ООД включает цепь 108.2 «ООД готово». УПС переключает абонентскую линию с приемника тонального вызова на УПС и в линию посылает ответный сигнал частотой 2100 Гц. После окончания передачи ответного сигнала УПС включает цепь 107 «АПД готово».
Через 5-15 мс после приема несущей срабатывает детектор линейного сигнала прямого канала связи и цепь 109 «Детектор принимаемого линейного сигнала канала данных» переходит во включенное состояние, разрешая работу демодулятора прямого канала.
Из канала связи побитно принимается блок данных длиной 512 бит.
Первые восемь бит служат для синхронизации узлов приемника, и, как было описано в разделе 5, представляют собой последовательность 01010101.
На основе следующих 488 бит, представляющих собой информационные данные, рассчитываются проверочные символы и сравниваются с принятыми из канала связи. Если устанавливается, что блок данных принят корректно, то увеличивается на единицу счетчик принятых блоков, и информационные биты заносятся в соответствующее место в оперативной памяти приемника АПД. Если определяется, что блок был принят неправильно, то в канал обратной связи посылается запрос на повторную передачу блока, а текущий принятый блок стирается. Процесс повторяется до тех пор, пока текущий блок не будет корректно передан по каналу связи.
|
|
|
Так как количество блоков, которые необходимо принять, заранее известно, то процесс передачи будет продолжаться до тех пора, пока не будут корректно приняты все 42 блока.
После завершения приема УУ включает цепь 104 «Принимаемые данные» и побитно выдаёт полученные данные ООД через стык 2.
После окончания выдачи данных, цепь 104 отключается, и цепь 107 «АПД готово» переводится в состояние выключено.
Вышеописанный алгоритм функционирования АПД реализуется на основе программы, хранимой в ПЗУ приемной части АПД. Текст программы приведен в приложении Г. Блок-схема процесса функционирования приемной части приведена в приложении Б.
Разработка функциональной схемы
Передающая часть АПД
Основой передающей части АПД является микропроцессорный блок, осуществляющий чтение входной информации, формирование блоков данных, расчёт проверочных символов, формирование управляющих сигналов, входных и выходных сигналов стыка С3, обработку сигналов обратного канала и другие действия.
Микропроцессорный блок построен на микропроцессорном комплект КР580. Данный комплект при частоте работы микропроцессора 2-2.5 МГц обеспечивает достаточную скорость обработки данных. Небольшой набор необходимых микросхем обеспечивают невысокую стоимость блока, компактность установки и простоту эксплуатации.
Микропроцессор КР580ВМ80А, на схеме элемент DD5, имеет 16-ти разрядную шину адреса и 8-ми разрядную шину данных, что позволяет подключить 64 килобайта памяти.
|
|
|
Для формирования импульсов начальной установки микросхем, тактовых импульсов, импульсов строба, служит тактовый генератор, представленный на схеме элементом DD1.
Буферные регистры DD6 и DD7 служат для удержания сигналов адресной шины, так как логика работы микропроцессора подразумевает такой принцип работы с адресной шиной, при котором сигнал адреса появляется на первом такте машинного цикла одновременно с сигналом синхронизации SYNC и далее микропроцессор отключается от этой шины. И чтобы адрес удерживался на шине в течение машинного цикла, он записывается в буферные регистры.
Так как микропроцессор не имеет отдельных выходов для сигналов чтения/записи памяти и внешних устройств, то операцию, которую микропроцессор будет выполнять в данном машинном цикле, обозначает слово состояния, которое выдаётся микропроцессором на шину данных в начале машинного цикла и сопровождается сигналом STSTB(Status Strobe). Для декодирования слова состояния и для формирования сигналов чтения/записи предназначен регистр слова состояния процессора DD8.
Для хранения программы функционирования устройства предназначена микросхема ПЗУ DD10 емкостью 24 КБайта.
Обрабатываемые данные, состояние блока, текущая информация хранится в оперативной памяти, реализованной на микросхеме статической памяти DD11. Объём оперативной памяти – 40 Кбайт.
Так как адреса ОЗУ и ПЗУ идут на одну шину адреса, то для разделения обращений предназначен дешифратор DD12, который на основе анализа адресных линий A13-A15 определяет, к какой области памяти производит обращение микропроцессор.
Логический элемент “И” (DD13.1) предназначен для разрешения работы дешифратора адреса DD12 в тот момент, когда происходит обращение к памяти.
Информация от ООД передаётся через стык С3. Для формирования сигналов стыка, а также для обработки сигналов прямого и обратного каналов предназначен параллельный приемо-передатчик DD9. Так как сигналы стыка двуполярные, а сигналы логического нуля и единицы, обрабатываемые схемой – однополярные, то для преобразования однополярных в двуполярные и обратно предназначены элементы DD2-DD4.
Перечень цепей стыка С3 представлен ниже:
|
|
|
1- защитное заземление;
2 - общий обратный провод
3 - индикатор вызова
4 - ООД готово
5 - АПД готова
7 - источник ООД готов
8 - передатчик АПД готов
9 - управление передатчика АПД
10 - управление источника ООД
12-19 - данные источника ООД
21 - получатель ООД готов
22 - приемник АПД готов
23 - управление получателя ООД
24 - управление приемника АПД
25 - ошибка получателя ООД
26-33 – данные приемника АПД
35 - аварийная сигнализация
Часть из этих контактов в данной схеме не используется.
Для обработки данных канального уровня, то есть для модуляции/демодуляции сигналов, регистрации единичных элементов, синхронизации используются следующие блоки:
дифференциальная система ДС1, разделяющая сигналы прямого и обратного каналов, поступающих через стык С1;
усилители прямого и обратного каналов УСвых и УСвх соответственно;
блок модуляторов прямого канала (МПрК), состоящий из двух модуляторов М1 и М2, полосовых фильтров ПФ1 и ПФ3, и задающих генераторов Г1 и Г2.
Параметры функциональных узлов были рассчитаны в пункте 3.1 и 3.2:
полоса пропускания ПФ1 – (2530-3470) Гц, ПФ3 – (1030-1970)Гц
частота генератора Г1 – 3000Гц, Г2- 1500Гц
схема построения модуляторов М1 и М2 рассмотрена в пункте 3.3;
блок демодулятора обратного канала (ДМОбрК), состоящий из полосового фильтра ПФ2, имеющего полосу пропускания (360-420) Гц, усилителя-ограничителя УО1, формирователя коротких импульсов ФК1, одновибратора ОВ1, фильтра низких частот ФНЧ1 и порогового устройства ПУ1. Расчёты параметров структурных блоков демодулятора и принцип их построения были рассмотрены в пункте 3.4
Для правильной регистрации единичных элементов используется регистрирующее устройство (РУ) на основе принципа стробирования, схема построения которой рассмотрена в пункте 3.4. Для формирования стробирующих импульсов используется устройство синхронизации (УС).
Приемная часть АПД
Основой приемной части АПД является микропроцессорный блок, осуществляющий чтение входной информации, формирование блоков данных, расчёт проверочных символов, формирование управляющих сигналов, входных и выходных сигналов стыка С2, обработку сигналов обратного канала и другие действия.
|
|
|
Микропроцессорный блок построен на микропроцессорном комплекте КР580. Данный комплект при частоте работы микропроцессора 2-2.5 МГц обеспечивает достаточную скорость обработки данных. Небольшой набор необходимых микросхем обеспечивают невысокую стоимость блока, компактность установки и простоту эксплуатации.
Микропроцессор КР580ВМ80А, на схеме элемент DD2, имеет 16-ти разрядную шину адреса и 8-ми разрядную шину данных, что позволяет подключить 64 килобайта памяти.
Для формирования импульсов начальной установки микросхем, тактовых импульсов, импульсов строба, служит тактовый генератор, представленный на схеме элементом DD1.
Буферные регистры DD3 и DD4 служат для удержания сигналов адресной шины, так как логика работы микропроцессора подразумевает такой принцип работы с адресной шиной, при котором сигнал адреса появляется на первом такте машинного цикла одновременно с сигналом синхронизации SYNC и далее микропроцессор отключается от этой шины. И чтобы адрес удерживался на шине в течение машинного цикла, он записывается в буферные регистры.
Так как микропроцессор не имеет отдельных выходов для сигналов чтения/записи памяти и внешних устройств, то операцию, которую микропроцессор будет выполнять в данном машинном цикле, обозначает слово состояния, которое выдаётся микропроцессором на шину данных в начале машинного цикла и сопровождается сигналом STSTB(Status Strobe). Для декодирования слова состояния и для формирования сигналов чтения/записи предназначен регистр слова состояния процессора DD5.
Для хранения программы функционирования устройства предназначена микросхема ПЗУ DD8 емкостью 24 КБайта.
Обрабатываемые данные, состояние блока, текущая информация хранится в оперативной памяти, реализованной на микросхеме статической памяти DD10. Объём оперативной памяти – 40 Кбайт.
Так как адреса ОЗУ и ПЗУ идут на одну шину адреса, то для разделения обращений предназначен дешифратор DD9, который на основе анализа адресных линий A13-A15 определяет, к какой области памяти производит обращение микропроцессор.
Логический элемент “И” (DD6.1) предназначен для разрешения работы дешифратора адреса DD9 в тот момент, когда происходит обращение к памяти.
Информация от АПД к ООД передаётся через стык С2. Для формирования сигналов стыка, а также для обработки сигналов прямого и обратного каналов предназначен параллельный приемо-передатчик DD11. Так как сигналы стыка двуполярные, а сигналы логического нуля и единицы, обрабатываемые схемой – однополярные, то для преобразования однополярных в двуполярные и обратно предназначены элементы DD7.
|
|
|
Перечень цепей стыка С2 представлен ниже:
102 - сигнальное заземление
103 - передаваемые данные
104 - принимаемые данные
105 - запрос передачи
106 - готов к передаче
107 - АПД готово
108.1 - подсоединить АПД к линии
108.2 - ООД готово
109 - детектор принимаемого линейного сигнала канала данных
113 - синхронизация элементов передаваемого сигнала (от ООД)
114 - синхронизация элементов передаваемого сигнала (от АПД)
115 - синхронизация элементов принимаемого сигнала (от АПД)
118 - передаваемые сигналы обратного канала
119 - принимаемые сигналы обратного канала
120 - включить линейный сигнал обратного канала
121 - обратный канал готов
122 - детектор принимаемого линейного сигнала обратного канала
125 - индикатор вызова
128 - синхронизация элементов принимаемого сигнала (от ООД)
Часть из этих контактов в данной схеме не используется, и поэтому была выбрана 9-ти контактная реализация стыка С2.
Для обработки данных канального уровня, то есть для модуляции/демодуляции сигналов, регистрации единичных элементов, синхронизации используются следующие блоки:
дифференциальная система ДС1, разделяющая сигналы прямого и обратного каналов, поступающих через стык С1;
усилители прямого и обратного каналов УСвых и УСвх соответственно;
блок демодулятора прямого канала (ДМПрК), состоящий из модулятора М2, полосовых фильтров ПФ1 и ПФ3 – (1030-1970)Гц и задающего генератора Г2 – 1500Гц, усилителя-ограничителя УО1, формирователя коротких импульсов ФК1, одновибратора ОВ1, фильтра низких частот ФНЧ1 и порогового устройства ПУ1. Расчёты параметров структурных блоков демодулятора и принцип их построения были рассмотрены в пункте 3.4;
для правильной регистрации единичных элементов используется регистрирующее устройство (РУ) на основе принципа стробирования, схема построения которой рассмотрена в пункте 3.4. Для формирования стробирующих импульсов используется устройство синхронизации (УС);
блок модулятора обратного канала (МОбрК), состоящий из модулятора М1, полосового фильтра ПФ2 и задающего генератора Г1.
Параметры функциональных узлов были рассчитаны в пункте 3.1 и 3.2:
полоса пропускания ПФ2 – (360-420) Гц;
частота генератора Г2 – 420Гц;
схема построения модулятора М1 рассмотрена в пункте 3.3.
Заключение
В ходе выполнения курсового проекта была разработана аппаратура передачи данных в соответствии с заданным вариантом. Произведен расчет основных параметров УПС и разработана его функциональная схема. В связи с малой скоростью передачи и небольшим объемом данных, в качестве УЗО была выбрана решающая обратная связь. АПД реализована на базе микропроцессорной серии КР580, что обеспечило простоту и малую стоимость её реализации.
Список используемой литературы
Аверьянов Н.Н., Березенко А.И., Борщенко Ю.И. и др. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник: В 2 т. - Минск.: Радио и связь, т. 1, 1988. – 368 с.
Лебедев О.Н. Микросхемы памяти и их применение. - М.: Радио и связь, 1990. - 160 с.
Хвощ С.Т. и др. Микропроцессоры и микро-ЭВМ в системах автоматического управления: Справочник. - Л.: Машиностроение, 1987.-640 с.
Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы. - М.: Радио и связь, 1989. 288 с.
Чернега В.С., Василенко В.А., Бондарев В.Н. Расчет и проектирование технических средств обмена и передачи информации. - М.: Высшая школа, 1990.-224 с.
Чернега В.С. Конспект лекций по курсу «Системы передачи данных» ГОСТ 20855-83
|
|
|
