Устройство для ввода информации

) 4 С 06 Р 1 3 00 БРЕТ СТ Н ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕТОРСНОМУСВИД(72) В.Е. Подтуркин и А.А. Умблия 53) 681.327.11(088.856) Авторское свидетельство СССР У .877513, кл. С 06 Р 3/00, 30.10.81 .Авторское свидетельство СССР У 656078, кл. С 063/00, 05.04.79. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИНФОРМАЦИИ, содержащее генератор импульсов, счетчик, дешифратор, блок памяти и блок сравнения, тактирующий вход счетчика соединен с выходом генератора импульсов, выходы счетчика соединены с входами дешифратора, адресными входами блока памяти и являются адресными выходами устройства, информационные выходы блока памяти связаны с входами второй группы блока сравнения, вход разрешения записи блока памяти - с выходом генератора импульсов, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит регистры, первый и второй Э -триг., геры, элемент ИЛИ, установочные входы счетчика являются адресными входами устройства, инверсный - и 1) -входы второго 0 -триггера ляются первым управляющим входомустройства, стробирующие входы первого и второго Э-триггеров соединены с выходом генератора импульсов, выход второго О-триггера подключен к стробирующему входу счетчика, первому входу элемента ИЛИ и 5 -входу первого В -триггера, инверсный 0-вход которого соединен с выходом блока сравнения, К -вход первого 0-триггера является вторым управляющим входом устройства, выход пер вого Р-триггера соединен с входомзапуска генератора импульсов и является выходом запроса прерыванияустройства, второй вход элементаИЛИ соединен с выходом нулевого раз ряда дешифратора, выход элемента ИЛИ - с входами записи регистров,стробирующие входы которых соединены с выходами дешифратора, кроме выхода нулевого разряда, информационные входы регистров являются информационными входами устройства, одноименные выходы регистров соединены с соответствующими информационными входами блока памяти, входами первой группы блока сравнения и являются информационными выходами устройства.55 Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в системах управления и контроля, преимущественно в микропроцессорных системах. Цель изобретения - повышениебыстродействия устройства.На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого устройстйа; на фиг, 2 - функциональная схема генератора импульсов.Устройство содержит генератор1 импульсов, счетчик 2, дешифратор3, регистры 4, блок 5 памяти, блок6 сравнения, первый 7 и второй 8О-триггеры, элемент ИЛИ 9,Кроме того, на фиг. 1 обозначены,информационные входы 10 устройства, адресные входы 11 устройства,адресные выходы 12 устройства, информационные выходы 13 устройства,выход 14 запроса прерывания устройства, второй управляющий вход15 устройства и первый управляющийвход 16 устройства.Генератор импульсов (фиг. 2)выполнен по схеме кольцевого, генератора на трех инвертирующих вентилях 17-19, в цепь обратной связивторого вентиля 18 включен времязадающий конденсатор 20, а выходной вентиль 19, выполненный в видепервого элемента И-НЕ, образуетс вторым элементом И-НЕ 21 КБ -триггер, установочный вход которогосоединен с выходом 14 запроса прерывания.Устройство осуществляет ввод вовнешнюю микро-ЭВМ информации, поступающей на устройство по радиальнымшинам в виде потенциальных сигналов.Входы 10, на которые поступают сигналы, для удобства ввода разбитына группы (ш-групп). Число входовв группе (К) выбирается равным раз-.рядности шины данных микро-ЭВМобычно(К=8-1 б разрядов) . Опроси ввод информации производитсяпараллельно-последовательно (последовательно по группам и параллельнов пределах группы), Входы 10 опрашиваются устройством циклически,в каждом такте опрашивается, однагруппа входов 10При опросе текущее состояние входов 10 группысравнивается с их состоянием впредыдущем цикле опроса, и при обнаружРнии изменения состояния хотя 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 бы одного входа дальнейший опроспрекращается, а на выходе 14 формируется запрос прерывания, по которому микро-ЭВМ может считать адресданной группы с выходов 12 и состояние ее входов с выходов 13. Устройство также позволяет непосредственно считать данные с той илииной группы. Для этого необходимовыдать на входы 11 устройства адресгруппы, а затем считать данные свыходов 13. Таким образом, возможнофункционирование в двух режимах;автоматическом режиме и режиме, непосредственного доступа к данным.В автоматическом режиме устройствоработает следующим образом.Работа устройства тактируется импульсами, поступающими с генератора 1 импульсов на тактирующий входсчетчика 2. При этом первый и второй триггеры 7 и 8 находятся в нулевом состоянии. Цикл опроса начинается с нулевого такта. Нулевой кодс выхода счетчика 2 поступает навходы дешифратора 3, Дешифратор 3формирует сигнал на нулевом выходе,поступающий через элемент ИЛИ 9 навходы разрешения записи регистров4. При этом в регистры 4 с информационных входов 1 О заносится текущеезначение информации. По отрицательному фронту каждого последующегоимпульса счетчик 2 увеличивает наединицу свое содержимое. Дешифратор.3 дешифрирует код, поступающий свыходов счетчика 2, формируя сигнална стробирующем входе соответствующего регистра 4. Регистры 4 имеютвыходы с тремя состояниями. Припоступлении сигнала на стробирующий вход, соответствующий регистр4 переводит свои выходы в активное состояние, и на первую группувходов схемы 6 сравнения из регистра4 поступает информация о состояниивходов 1 О данной группы. Одновременно код со счетчика 2 поступает на адресные входы блока 5 памяти, выбираяв нем ячейку памяти, соответствующую данной группе входов 1 О,Таким образом, из блока 5 памятиизвлекается информация о состояниивходов 1 О данной группы в предыдущемцикле опроса. Указанная информацияпоступает на вторую группу входовблока 6 сравнения. Блок 6 сравненияосуществляет сравнение информациио состоянии входов 1 О в текущем ипредыдущем циклах опроса. Если смомента предыдущего цикла опроса вданной группе входов 10 не произошло изменений, то блок сравнения фик.сирует равенство кодов и формируетна своем выходе логическую единицу.Поположительному фронту синхроимпульса сигнал с выхода блока сравнения записывается с инверсией в первый триггер 7. При совпадении информации триггер 7 так и остаетсяв нулевом состоянии. Одновременнопо положительному перепаду синхроимпульса, поступающему на вход записи блока 5 памяти, в него переписьвается информация из регистра4, т.е. запоминается текущее состояние данной группы входов 10.По отрицательному фронту синхроимпульса счетчик 2 вновь увеличивает на единицу свое содержимое,дешифратор 3 выдает сигнал стробирования на следующий регистр 4,и, таким образом, начинается следующий такт опроса. Если блок 6сравнения формирует нулевой уровень, то это означает, что в опрашиваемой группе входов 1 О смомента предыдущего цикла опросапроизошло изменение состояния покрайней мере одного входа. В этомслучае по положительному фронтусинхроимпульса в первый триггер7 заносится и поступает на выход14 запроса прерьвания единичныйуровень, информирующий внешнююмикро-ЭВМ о наличии информации.Кроме того, информация из регистра4 переписывается в блок 5 памяти,а генератор 1 из-за отсутствияна его входе запуска разрешающегонулевого уровня прекращает генерировать импульсы и устройство выходит из автоматического режима, Приэтом на выходах 12 устройства находится адрес группы входов, а наинформационных выходах 13 находитсяинформация о состоянии входов 10данной группы. Наличию сигнала натом или ином входе 10 соответствуютлогические единицы в соответствующих разрядах, отсутствию сигнала -логические нули в соответствующих,разрядах. После считьвания указанной информации, для переключенияустройства в автоматический режимнеобходимо подать сигнал на управляющий вход 15. При этом первыйЗ 0 ратора 3, который вьдает стробирующий сигнал на соответствующий регистр4, с выходов которого на выходы 13поступает информация о данной группе входов 10. После снятия сигналаразрешения записи с входа 16, триггер 8 обнуляется. По окончании считывания информации с выходов устройство может быть переключено в автоматический режим подачей сигналазапуска на вход 15. 3540 Для обеспечения высокого быстро-действия устройства необходимо предусмотреть ряд мер. Шины, сигналы на которых изменяются с максимальной частотой, необходимо подключать к информационным входам 10, входящим в младшие группы (т.е. в группы, опрашиваемые в цикле опроса первыми). Соответственно шины, сигналы на которых изменяются с меньшими 45 50 частотами, необходимо соединить с входами 10 старших групп. Такоеподключение особенно рекомендуетсяприменять в случае, когда времясчитьвания информации с устройства,55 после выдачи запроса на прерывания значительно больше периода одного, такта опроса и значителен диапазон триггер 7 устанавливается в нульн запускается генератор 1 импульсов.Считьвание информации может осуществляться также в режиме непосредственного доступа. Для этого навходы 11 устройства подается адрестребуемой группы входов 10, а такжеподается сигнал на управляющий входразрешения записи адреса По отри О цательному фронту синхронмпульсасигнал с входа 16 записьвается вовторой триггер 8. Логическая единица с его выхода поступает на б -входпервого триггера 7, устанавливая 15 его в единицу. Кроме того, логическая единица поступает через элемент ИЛИ 9 на входы записи регистров4. Логическая единица также поступает на стробирующий вход счетчика 20 2 и осуществляет запись в счетчик 2адреса группы с входом 11. В регистры 4 по сигналу записи заноситсятекущее значение сигналов .с информационных входов 10. Поскольку первый 25 триггер 7 устанавливается в логическую единицу, генератор 1 импульсоввыдав положительный перепад, оста 1 навливается. Адрес группы с выходов1счетчика 2 поступает на входы дешиф 1частот изменения сигналов на различных входах 1 О. В этом случаеможно избежать потери информациипри одновременном изменении состояний входов в большом числе групп.Для этого после считывания информации с некоторого (Н) числа группнеобходимо в режиме прямого обращения переключиться на нулевой адрес,что соответствует запуску на новыйцикл опроса. При этом Н определя.ется как целая часть следующеговыражения О 1 шй15фиахгде .Х - максимальная частота изтахменения сигналов навходах первой группы;С - время одного такта опроса;Т - время считывания записи20информации, номера группыи данных;ш - общее число групп входов.Таким образом, цикл опроса не доводится до конца, а прерывается в некоторый момент времени и начинается сначала. В этом случае входы младших групп опрашиваются более часто, а входы старших групп реже30 и тем самым в ряде случаев оказывается возможным осуществлять опрос любой группы входов с частотой, не ниже заданной Й для этоймахгруппы.Генератор 1 импульсов 1 (фиг. 2) З 5 работает следующим образом. При наличии на его выходе 14 разрешающего нулевого уровня, на выходе второго элемента 21 формируется уровень логической единицы, При этом генератор 1 генерирует импульсы, частоты которых определяется временем перезаряда емкости конденсатора 20, генерация осуществляется за счет поочередного пере 45 ключения вентилей 17-19. При поступлении на выход 14 единичного уровня происходит останов генератора 1. Если в момент прихода единичного уровня на выходе ге ератора 1 также был единичный уровень, то КЗ-триггер, образованный элементами И-НЕ 19 и 21, устанавливается в режим хранения и фиксирует на выходе генератора 1 уровень логической 55 единицы. Если же в момент прихода единичного уровня на выходе генератора 1 был нулевой уровень, то 115-триггер зафиксирует единичный уровень на выходе генератора 1 толь ко по окончании отрицательного полупериода колебаний. Таким образом, генератор 1 независимо от момента прихода сигнала останова остановится по достижении единичного уровня на выходе.При реализации основные характеристики устройства определяются следующим образом. При общем числе информационных входов 10, равном Е и разрядности информационных выходов 13, равной К, число групп входов 10 определяется как ближайшее большее целое из следующего выра- жения ЕшКРазрядность счетчика 2 определяется как ближайшее большее целое в соответствии со следующим выражением:п=1 оя (ш+1)При реализации в качестве блока 5 памяти удобно испольэовать многоразрядные микросхемы памяти с небольшой емкостью и высоким быстродействием (напримерс микросхемы 155 РУ 2, организация 16 х 4). В качестве регист. ров 4 удобно использовать буферные регистры, имеющие выходы с тремя состояниями, например, 589 ИР 12. Счетчик может быть выполнен на микросхеме 155 ИЕ 7.Высокое быстродействие предлагаемого устройства обеспечивается за счет улучшения следующих характеристик: уменьшение времени цикла опроса путем организации параллельно-последовательной обработки и ввода информации; сокращение аппаратурного времени за счет того, что в нулевом такте опроса текущие логические состояния входов одновременно фиксируются в регистрах и не изменяются до следующего цикла опроса, что достигается выполнением мультиплексора в виде по- . следовательностей схемы с использованием регистров, и выделением в цикле опроса отдельного такта (нулевого) для записи информации в регистры за счет связи нулевого выхода дешифратора 3 со входами записи регистров 4; обеспечение возможности внеочередного считывания состояния любой группы входов и укорочения отдельных циклов1201842 7опроса, что достигается выполнением блока памяти в виде запоминающего устройства с произвольной выборкой и использованием установочных входов счетчика 2.Кроме того, устройство обеспечивает сокращение аппаратурного времени за счет обеспечения ввода информации только при изменении состояния сигналов на его входах. 8При реализации предлагаемого устройства на быстродействующей элементной базе и использовании блока памяти с временем выборки в пределах десятков наносекунд (НС), время такта опроса может быть доведено до величины порядка 100-200 нс, благодаря тому , что в одном такте опрашиваются одновременно К - вхо О дов.1201842 Фиг Составитель В. Верховскийедактор Ю. Середа Техред А,Ач Корректор В. Бут Подписное 4/ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,аз 8092/50 Тираж ВНИИПИ Государственнопо делам изобретений 11.3035, Москва, Ж,9комитета ССС открытий ушская наб