Проектирование систем сбора и передачи информации (стр. 2 из 3)
Рассмотрим функции этих узлов и их совместную работу.
УР приёмной стороны аналогично УР передающей стороны. Эти устройства управляются УУ и являются связующим звеном между УУ, источниками, кодером (на передающей стороне) и УУ, приёмником информации и декодером (на приёмной стороне).
КУ служит для формирования кода Хемминга из информационного сообщения.
ДУ образует принятое сообщение, выдавая исправленное сообщение в (случае ошибки) и синдром ошибки для анализа УУ. При наличии ошибки 2-й кратности происходит уничтожение принятой информации.
Устройство формирования общего запроса подает сигнал на УУ и КУ, по которому начинается опрос источников.
Далее представлена разработка основных узлов структурной схемы на уровне функциональной дальнейшая доработка для получения принципиальной схемы.
4. Расчёт основных показателей
Рассчитаем вероятность трансформации при передаче сообщений закодированных кодом Хемминга с длинной сообщения 16 бит и 6-ю контрольными символами.
 |
(2)
при n = m+k = 22
Ртр = С322 * Р30 * (1 - Р0)19 + С422 * Р40 * (1 – Р0)18 + С522 * Р50 * (1 – Р0)17
Ртр = 1540 * 10-5 * (0.99999)19 + 7315 * 10-20 + 26334 * 10-25
Ртр » 10-11< РтрIкат = 10-8
Таким образом мы будем использовать код Хемминга с m = 16, k = 6. Избыточность данного кода составляет:
r = k / n ; r = 6 / 22 = 0.2727 » 0.3
Т.к. объём информации составляет 100С (100 бит), то передавая информацию по 16 бит мы должны отправить 7 посылок с информационными разрядами и 7 посылок с контрольными. Для передачи адреса источника необходимо 4 разряда (24 = 16). Исходя из объема информации на один источник видно что одна из посылок будет полупустой, поэтому выгодно в эту посылку добавить адресные разряды, которые будут кодироваться вместе с информационными.
5. Описание функциональной схемы
В приложении 1находится функциональная схема ССПИ, рассмотрим особенности ее работы.
Устройство распределения информации УР собранно на буферных регистрах DD1-DD196 сгруппированных по 14 штук на источник. Управлением УР осуществляется регистрами сдвига DD197-DD211, дешифратором DD229 и микроконтроллером DD231. Микроконтроллер берет на себя также функции синхронизации работы всего устройства и преобразования собранной информации в последовательный код с последующей выдачей ее в КС. Элементы НЕ DD212-DD228 нужны для адаптации управляющего сигнала сдвиговых регистров.
Источники опрашиваются по появлении на них запроса. Общий запрос формируется схемой собранной на элементах DD364-DD366.
Особенностью схемы УР является формирование адреса источника на его выходе с помощью сигналов запроса. Таким образом адрес источника считывается как дополнительный 4 разряда данных.
Микросхема DD230 представляет собой шестнадцатиразрядную схему контроля по коду Хемминга. Вход DB предназначен для приёма информационных сообщений, а выход СВ для выдачи контрольных разрядов. В данном случае схема используется для кодирования, управляется выводом Р1.5 микро-ЭВМ DD231.
Таким образом информация с выхода одного из шинных драйверов попадает на вход микро-ЭВМ и схемы контроля по коду Хемминга. Затем микро-ЭВМ подаёт управляющие импульсы на схему контроля и считывает через порт Р3 контрольные символы, которые затем передаются в КС вместе с сообщениями через последовательный интерфейс Р3.1. Система проверок для кода Хемминга обеспечиваемая микросхемой DD230:
(3)На приёмной стороне используются аналогичные элементы, но схема контроля по коду Хемминга включена в режиме декодирования. Дешифратор DD232 используется аналогично для выбора получателя сообщения. Вывод Р3.0 является входом данных из КС, Р3.1- Р3.6 выдают контрольные разряды на декодер DD233(этими же выводами производится чтение синдрома), а вывод Р3.7 запрещает выдачу данных в приемные регистры DD267- DD363. Принятый из КС адрес вместе с данными декодируется и в случае отсутствия многократной ошибки, выдается микроконтроллером на дешифратор DD232 , который собственно и выбирает нужный приемник. Отдельные линии приемника также как и на приемной стороне выбираются регистрами сдвига DD235-DD249.
6. Описание принципиальной схемы
Принципиальная схема разрабатываемого устройства находится в приложении 2. Рассмотрим особенности этой схемы. Для реализации связи с приемниками и источниками использованы буферные регистры КР1533ИР33 в таблице 1 находится описание данного типа драйверов.
Таблица1
| ОЕ1 | ОЕ2 | OD |
| 1 | 0 | Z |
| 0 | 0 | DI |
Символ ’’Z‘‘ означает, что выходы регистров переводятся в третье состояние. Дешифраторы реализованы посредством К1533ИД3 с прямыми выходами, что необходимо для управления регистрами сдвига (сдвиг осуществляется по переднему фронту сигнала). При этом входы разрешения работы дешифраторов постоянно подключён к земле, что является разрешением работы.
Схема контроля по коду Хемминга имеет следующие выводы:
Е – управляющий;
DB – вход / выход информационного слова;
СВ – вход / выход контрольного слова;
EF – выход ошибки;
МEF – выход многократной ошибки.
Задание режима микросхемы производится подачей управляющего кода на вход Е согласно таблице2 режимов схемы.
Таблица2
| Е0 | Е1 | Режим работы |
| 0 | 0 | Формирование контрольных разрядов |
| 1 | 0 | Приём информационных и контрольных слов |
| 1 | 1 | Блокировка информации |
| 0 | 1 | Выдача исправленного информационного слова и синдрома ошибки |
Достоверное обнаружение ошибок возможно, если их число не превышает двух. Исправление же совершается только в случае одиночной ошибки в информационном слове. В таблице3 приведены признаки возможных ошибок.
Таблица3
| Число ошибок | EF | MFE | |
| Информационное слово | Контрольное слово | ||
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
| 2 | 0 | 1 | 1 |
| 0 | 2 | 1 | 1 |
Для поиска и исправления ошибок микросхему предварительно переводят в режим блокирования информации (Е0= Е1=1), после чего на входе Е0 устанавливается уровень логического нуля; ИС переходит в режим выдачи исправленного информационного слова на выход DB и синдрома на выход СВ. Параллельно на выходах EF и MEF появляются признаки наличия ошибок (см. таблицу 3).
ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ ПЕРЕДАТЧИКА
Схема передатчика изображена в приложение 3.
После появления сигнала запроса хотя бы от одного источника схема формирования общего запроса посылает прерывание на вход INT микроконтроллера. Микроконтроллер начинает последовательно опрашивать первые пары буферных регистров каждого источника на наличие запроса. Собственно последние 4 разряда первой пары регистров являются и запросом и адресом источника. Адрес источника формируется как 4-х разрядный двоичный код в котором биты устанавливаются сигналом запроса. Так при ненулевых адресных разрядах МК включает схему кодирования и снимает с нее контрольные разряды, которые вместе с информационными отправляет в КС. Этот цикл опроса повторяется для всех пар регистров схемы УР соответствующих источнику, выставившему запрос на обслуживание.
Так как шинные формирователи управляются сигналами низкого уровня , а сдиговые регистры управляющие ими имеют прямые выходы, то инверсии применяются логические элементы НЕ микросхемы К1533ЛИ2.
Перед циклом опроса источников осуществляется инициализация сдвиговых регистров , посредством которых опрашиваются источники. Через дешифратор подается сигнал RSTR высокого уровня, который сбрасывает все сдвиговые регистры, после этого
На входы всех регистров подается сигнал SETR, который по переднему фронту сигнала с дешифратора, записывает “1” в младший разряд сдвиговых регистров. Выход младшего разряда всех сдвиговых регистров не задействован, поэтому после инициализации сдвиговых регистров все шинные формирователи отключены от шины данных. После этого сдвиговые регистры готовы к работе.
Далее выбор источника осуществляется подачей кода номера источника на дешифратор. А выбор пары шинных формирователей осуществляется подачей на вход синхронизации сдвигового регистра N положительных импульсов, где N – номер пары шинных формирователей соответствующих выбранному источнику. Подача импульсов осуществляется поочередным занесением в дешифратор кода номера источника и кода 1111, выбирающего последний не задействованный выход дешифратора. По появлению положительного импульса на входе С сдвигового регистра ‘1’ из младего разряда сдвигается
вправо и на его выходе Q1 формируется “1” , которая потом инвертируется логическим элементом НЕ микросхемы DD212 и коммутирует первую пару шинных формирователей с шинной данных. При этом все остальные буферные регистры остаются в Z-состоянии.
После этого микроконтроллер запускает кодер DD230, считывает данные с шины данных и контрольные разряды с кодера и передает их в КС. После этого выбирается следующий источник и последовательность повторяется. Работа сдвиговых регистров представлена на диограмах в приложении 3.
По завершению полного цикла опроса источников и при отсутствии сигнала прерывания INT контроллер переходит в режим ожидания или может выполнять какую-либо фоновую задачу.