Устройство для передачи и приема дискретных сообщений

ОЮЗ СОВЕТСКИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИ ПУБЛИК) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ1154969 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА ДИСКРЕТНЫХ СООБЩЕНИЙ, содержащее на передающей стороне триггеры, счетный вход первого триггера подключен к управляющему входу устройства, выход второго триггера подключен к информационной шине, на приемной стороне вход усилителя подключен к информационной шине, выходы усилителя подключены к входам соответствующих одновибраторов, первые выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента И-НЕ, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, выход которого является управляющим выходом устройства, третий и четвертый одновибраторы, второй и третий элементы И-НЕ, отличающееся тем, что, с целью упрощения устройства, в него введены на передающей стороне счетчик и коммутатор, информационные входы которого подключены к информационному входу устройства, выход коммутатора подключен к объединенным первому и второму управляющим входам второго триггера, счетный вход которого подключен к управляющему входу устройства, вход счетчика подключен к первому выходу первого триггера, первый и второй выходы счетчика подключены соответственно к первому и второму управляющим входам коммутатора, третий выход счетчика подключен к третьему управляюгцему входу коммутатора и синхронизирующему выходу устройства, второй выход первого триггера подключен к синхронизирующему входу коммутатора, на приемной стороне введены триггер, элемент 2 И-ИЛИ, вторые выходы первого и второго одновибраторов подключены соответственно к первому и второму входам элемента 2 ИИЛИ, первые выходы третьего и четвертого одновибраторов подключены соответственно к третьему и четвертому входам элемента 2 И-ИЛИ, выход которого подключен к входу триггера, первый выход которого подключен к информационному выходу устройства, второй выход триггера подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента И, первые выходы первого и второго одновибраторов подключены к входам соответственно третьего и четвертого одновибраторов, вторые выходы третьего и четвертого одновибраторов подключены соответственно к первому и второму входу третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в центрах обработки и передачи сообщений от многоканальных источников информации в коллективно используемый ресурс, например при организации дуплексной по волокно-оптическому каналу связи передаче данных в центральный процессор от группы терминалов и других периферийных устройств.Известна цифровая система передачи дискретных сообщений с так называемой модуляцией задержки тактовой посылки, основанная на использовании двухуровневого импульсного кода, характеризуемого обязательной сменой уровня у передаваемых символов в конце каждого тактового интервала передачи, а также сменой уровня в центре тактового интервала передачи при каждой посылке сигнала двоичной единицы.Преобразование и передача двоичной информации в этой цифровой, системе осуществляется передатчиком, содержащим приемный сдвиговый регистр, два элемента И, первый из которых одним своим входом соединен с первой входной управляющей шиной для тактовых импульсов частоты Го, а второй - с второй управляющей шиной для тактовых импульсов частоты 2 ГО, элемент И-НЕ, элемент ИЛИ, счетный триггер и магистральный усилитель-передатчик,Выделение хронирующего сигнала и дешифрация данных в такой системе производится приемником, содержащим магистральный усилитель-приемник, пять одновибраторов, два двухразрядных двоичных счетчика, счетный триггер, три элемента НЕ, четыре элемента И, три элемента И-НЕ, элемент задержки, элемент ИЛИ и выходной буферный сдвиговый регистр 1 и 2.Недостатками указанной системы являются сложность реализуемого ею алгоритма функционирования и большое количество используемого оборудования.Наиболее близкой к предлагаемой является цифровая система передачи, содержащая на передающей стороне входную информационную шину для подразрядного ввода двоичных сигналов с последовательного выхода приемного сдвигового регистра, два элемента запрета, элемент ИЛИ-НЕ, генератор тактовых импульсов частоты 2 Г, выходную управляющую шину тактовых импульсов частоты Го, два синхронных триггера, счетный вход первого из которых соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а нулевой выход второго - с входом магистрального усилителя-передатчика, и на приемной стороне - магистральный усилитель-формирователь, соедрненрыйвходом с входной информационной шиной, а прямым и инверсным выходами - с синхровходами первого и соответственно второго одновибраторов, единичные выходы которых соединены с соответствующими входами первого элемента И-НЕ, соединенного выходом с первым входом элемента И, выход которого является выходной управляющей шиной, синхронизирующих импульсов, третий и пятый одновибраторы, второй и третий элементы И-НЕ,1-К триггер и входную управляющую шину хронирующих импульсов, выделяемых регенератором, состоящим из последовательно включенных усилителя-приемника, парафазного усилителя-формирователя, резонансного контура частоты 2 Г, порогового детектора, формирователя тактовых импульсов и синхронного триггера 3.Недостатками известной цифровой системы передачи являются сложность реализуемого ею алгоритма синхронного сопряжения (группообразования) входного потока дискретной информации на передающей стороне и ее декодирования на приемной стороне и необходимость использования при 20 таком двухранговом (двухтактовом) преобразовании данных большого объема оборудования.Целью изобретения является упрощениеустройства.Поставленная цель достигается тем, чтов устройство, содержащее на передающей стороне триггеры, счетный вход первого триггера подключен к управляющему входу устройства, выход второго триггера подключен к информационной шине, на при емной стороне вход усилителя подключен к информационной шине, выходы усилителя подключены к входам соответствующих одновибраторов, первые выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам первого элемента И-НЕ, 35 выход которого подключен к первому входупервого элемента И, выход которого является управляющим выходом устройства, третий и четвертый одновибраторы, второй и третий элементы И-НЕ, введены на передающей стороне счетчик и коммутатор, информационные входы которого подключены к информационному входу устрой"тва, выход коммутатора подключен к объединенным первому и второму управляющим входам второго триггера, счетный вход которого подклю чен к управляющему входу устройства, входсчетчика подключен к первому выходу первого триггера, первый и второй выходы счетчика подключены соответственно к первому и второму управляющим входам коммутатора, третий выход счетчика подключен к треть ему управляющему входу коммутатора и ксинхронизирующему выходу устройства, второй выход первого триггера подключен к синхронизирующему входу коммутатора, на приемной стороне введены триггер, элемент 2 И-ИЛИ, вторые выходы первогои второго одновибраторов подключены соответственно к первому и второму входам элемента 2 ИИЛИ, первые выходы третьего и четвертого40 45 50 55 одновибраторов подключены соответственно к третьим и четвертому входам элемента 2 И-ИЛИ, выход которого подключен к входу триггера, первый выход которого подключен к информационному. выходу устройства, второй выход триггера подключен к первому входу второго элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу элемента И, первые выходы первого и второго одновибраторов подключены к входам соответственно третьего и четвертого одновибраторов, вторые выходы третьего и четвертого одновибраторов подключены соответственно к первому и второму входу третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу второго элемента И-НЕ. На фиг. 1 представлена структурная схема передающей стороны; на фиг. 2 - схема приемной стороны устройства; на фиг. 3 - временные диаграммы, поясняюшие принцип работы передающей стороны; на фиг. 4 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы приемной стороны.Устройство содержит на передающей стороне коммутатор 1, счетчик 2, триггеры 3 и 4 входную. информационную шину 5, управляющий вход 6, информационные выходы 7 и 8, синхронизирующий выход 9, на приемной стороне - магистральный усилитель 10, одновибраторы 11 - 14, элемент 2 И-ИЛИ 15, триггер 16, элементы И-НЕ 17 - 19, элемент И 20, входную информационную шину 21, информационный выход 22, управляющий выход 23.Представленным на фиг, 3 и 4 эпюрам напряжений на выходах соответствующих элементов устройства присвоены обозначе. ния 24 - 41.На временной диаграмме для передающей стороны (фиг. 3) тактовым импульсам на входной управляющей шине 6 присвоено обозначение 24, сигналам на нулевом и единичном выходах триггера 3 - соответственно 25 и 26, сигналам на выходе младшего разряда двоичного счетчика - 27, сигналам на информациенном входе и выходе коммутатора 1 (мультиплексора) соответственно - 28 и 29, сигналам на выходных информационных шинах 7 и 8 - соответственно 30 и 31.На временных диаграммах для приемной стороны (фиг. 4) сигналам на выходе блока 10 присвоено обозначение 32, сигналам на выходе первого 11-ого и второго 12-ого одновибраторов - соответственно 33 и 34.сигналам на выходе 1-ого элемента - 35, сигналам на выходе третьего 13-ого и четвертого 14-ого одновибраторов - соответственно 36 и 37, сигналам на выходе 15-ого элемента - 38, сигналам на выходной 22-ой информационной шине - 39, сигналам на выходе 18-ого элемента - 40 и сигналам на выходной 23-ей управляющей шине - 41. 5 10 .1 5 20 25 30 35 Устройство работает следуюшим образом.По информационным шинам-входам 5 ( = 1, 2, ., Ч) на передающей стороне (фиг. 1) поступает сообщение от первичных источников информации (не показаны), подлежащее передаче к коллективно используемому приемнику. После поступления первого тактового импульса с входной управляюшей шины 6 по его переднему фронту (см. временные диаграммы 24 - 26 и 3031 на фиг. 3) трйггер 3 взводится в единичное состояние, Одновременно с этим в единичное состояние взводится также синхронный триггер 4, обеспечивая синфазное с передним фронтом тактового импульса формирование в выходной информационной шине 7 смены исходного уровня Лог. О на уровень Лог, 1 независимо от двоичного значения символа, подлежащего кодированию и передаче в текущем тактовом интервале, Последнее обеспечивается за счет того, что оба триггера 3 и 4 - первый типа Т и второй типа Т-Ч, так же как и двоичный счетчик 2, изначально находились в нулевом состоянии. В этом случае сигнал Лог. 1 с Я-выхода триггера 3, блокируя коммутатор 1 по его синхровходу С, обеспечивает фиксацию уровня Лог. 1 (положительная логика) на информационном выходе коммутатора 1 и соответственно на управляющем Ъ-входе второго синхронного триггера 4. Вследствие этого в подобных ситуациях., когда Си соответственно Ч == К = 1, отвечающих моменту начала как первого, так и моменту начала всех последуюших (1+ 1) - Х тактовых интервалов передачи, второй синхронный триггер 4 устанавливается в счетный режим и по поступлении соответствуюшего тактового импульса с входной управляюшей шины 6 изменяет свое состояние на противоположное независимо от двоичного значения символа, подлежащего передаче в текушем (1+ 1)-ом тактовом интервале.В то же время после переключения в единичное состояние первого триггера 3, выступающего фактически в роли делителя частоты входных тактовых импульсов, сигнал Лог. О с его Я-выхода поступает на синхровход (строб-вход) С коммутатора 1 и, снимая с него блокировку, обуславливает подачу на управляющий Ч-вход триггера 4 уже информационного значения символа, передаваемого в текущем тактовом интервале передачи. Так, в случае передачи нулевого символа, т.е. когда от 1-ого первичного источника информации (не показан) на одноименный информационный вход 5 ( = 1, 2, , М) коммутатора подается сигнал Лог, О в инверсной логике (см. временные диаграм- мы сигналов 28 и 29 на фиг. 3), на 7-входе триггера 4 выставляется сигнал Лог. О в положительной логике. Соответственно в этом случае при поступлении с входной управляющей шины 6 второго (следующего) тактового импульса состояние триггера 4 останется неизменным (1 = К = О) вплоть до окончания текущего тактового интервала передачи. В случае же передачи единичного (значащего) символа, т.е. когда от 1-ого первичного источника информации (не показан) на одноименный информационный вход 5 коммутатора 1 подается. сигнал Лог. 1 в инверсной логике, уровень напряжения на информационном выходе коммутатора 1 остается таким же, что и до снятия с него блокировки, и будет соответствовать уровню Лог. 1 в положительной логике. Вследствие этого в указанной ситуации (У = 1 = К = 1) при поступлении на входную управляющую шину 6 второго (следующего) тактового импульса по его переднему фронту, соответствующему центру текущего 1-ого тактового интервала передачи, синхронный триггер 4 изменит свое состояние на противоположное и в соответствии с содержанием реализуемого способа кодирования обусловит в этом случае модуляцию тактовой посылки со своих информационных выходов 7 и 8, как это показано на временных диаграммах сигналов 30 и 31 (фиг. 3) на примере передачи символов Лог. 1 в кодовой комбинации вида 101100При этом в процессе посимвольной передачи каждой М-разрядной (М=8) группы символов дискретного сообщения по сигналу с Я-выхода триггера 3 и-разрядный двоичный код (и = 1 од М) на выходах адресного счетчика 2, последовательно, изменяясь в каждой второй половине тактового интервала передачи на единицу (по той 2), примет к началу М-ого тактового интервала передачи максимальное свое значение. В результате этого под воздействием еще двух последующих тактовых импульсов с входной управляющей шины 6 в центре М-ого тактового интервала передачи произойдет обнуление показаний двоичного счетчика 2. Соответственно, сигнал переполнения с выхода старшего разряда счетчика 2; поступая на синхронизирующий выход 9 первичных источников информации (не показаны), в момент своего перехода из состояния Лог. 1 в О обусловит подачу на информационные входы 5 очередной М-разрядной группы двоичных символов, процесс установления которых на информационных входах 5 в отличии от известных аналогов может уже продолжаться с центра М-ого тактового интервала передачи до конца первой четверти (М+1)- ого тактового интервала передачи, благодаря чему процесС группообразования (сопряжения) в устройстве может происходить практически в 3 раза дольше, чем при использовании известных устройств.Принимаемая на приемной стороне (фиг, 2) из канала связи двухуровневая кодовая последовательность, например, вида101000, как это показано на временной диаграмме сигналов 32 фиг. 4, с входной информационной шины 21 поступает на вход усилителя 10. С помощью подключенных к прямому и инверсному выходам блока 10 двух одновибраторов коротких импульсовна приемной стороне производится селекция числа переходов у поступающих сигналов - первый одновибратор 11 выдает короткий импульс (см. временную диаграмму 33 на., фиг. 4) при переходе входного сигнала изсостояния Лог. О в 1, а второй одно- вибратор 12 - при переходе (см. диаграмму 34 на фиг. 4) сигнала на входе блока 10 из состояния Лог. 1 в О. Таким образом, в соответствии с содержанием принимаемой кодовой последовательности, при котором сигнал Лог. О отображается одним изме нением уровня сигнала в каждой тактовойпосылке, а сигнал Лог, 1 - двумя изменениями уровня сигнала в каждой тактовой 20 посылке, на приемной стороне с помощьюрассмотренной выше селекции числа переходов у поступающих сигналов одновременно с выделением хронирующих импульсов на выходе элемента 17 образуется базовая последовательность импульсов, в которой (см.25временную диаграмму 35 на фиг. 4) сигнал Лог. 1 в каждом тактовом интервале отображается двумя короткими импульсами, а сигнал Лог. О - одним коротким импульсом. ЗО35404550 Декодирование такой импульсной последовательности в устройстве осуществляется прежде всего путем селективной выборки из нее по одному в каждом тактовом интер-.вале хронирующему импульсу и пропускании его в выходную управляющую шину 23 в качестве синхросигнала, характеризующего конец данного тактового интервала (см.временную диаграмму 41 на фиг. 4), В то же время из этой базовой последовательности импульсов с помощью элемента 15 осуществляют отбор следующих один за другим с временным сдвигом в полтактовых периода парных хронирующих импульсов и пропускание их на счетньГй вход триггера 16. Собственно отбор парных хронирующих импульсов здесь осуществляется путем анализа на совпадение сигналов с выхода первого одновибратора коротких импульсов 11 с сигналами четвертого одновибратора длинных импульсов 14 и соответственно сигналов с выхода второго одновибратора коротких импульсов 12 на совпадение с сигналами третьего одновибратора длинных импульсов 13 (см. временные диаграммы ЗЗ и 37 и соответственно 34 и 36 на фиг. 4).При этом длительность 1 сигналов первого 11 и второго 12 одновибраторов по отношению к длительности (д сигналов третьего 13 и четвертого 14 одновибраторов подбирают из условия (1,/(д) =(1/3), при котором4550 55 1 д 0,05 Т, где 0,5 Т . - длительность полупериода тактовой посылки. Так при задании, например, аналогично прототипу частоты тактовых импульсов на входной управляющей шине 6 передающей стороны равной 2 Гр = 1,680 МГц, при которой 0,5 Т = 0,595 мксна приемной стороне длительности импульсов одновибраторов задают, например, равными 1 и -- 0,250 и 1 д = = 0,750 мкс.В указанных условиях после первого же срабатывания одновибратора 11 по заднему фронту выработанного им короткого импульса срабатывает связанный с ним одновибратор 13. Соответственно в силу задержки импульса одновибратора 13 на величину 1= 0,250 мкс по отношению к импульсу одновибратора 11, последний с выхода элемента 17 поступает на первый вход элемента 20 и в качестве хронирующего (маркерного) сигнала проходит в выходную управляющую шину 23. В то же время длинный импульс с единичного выхода одновибратора 13 через элемент 19 поступает на вход элемента 18, который в этом случае выдает сигнал запрета на второй вход элемента 20 (см. временную диаграмму 40 на фиг. 4), Тем самым сразу после пропускания хронирующего импульса блокируется на время 1 д -- 0,750 мкс возможность прохождения в выходную управляющую шину 23 сигнала с выхода элемента 17 в случае декодирования в текущем тактовом интервале символа Лог, 1. В этом случае в моментперехода принимаемого символа Лог. 1 в центре тактового интервала одновибратором 11 вырабатывается короткийхронирующий импульс, который дает совпадение в первом плече элемента 15 со все еще действующим на другом входе этого элемента длинным импульсом с нулевого выхода одновибратора 13. Сигнал совпадения с выхода элемента 15 поступает на счетный, вход триггера 16 и по своему отрицательному (заднему) фронту (см. временные диаграммы 38 и 39 на фиг. 4) взводит его в единичное состояние. При этом одновременно с выставлением на информационном выходе 22 уровня Лог. 1 сигнал Лог. О с единичного выхода триггера 16 обуславливает установку на выходе элемента 18 уровня Лог. 1. Благодаря этому выключается блокирующее действие длинного импульса с единичного выхода одновибратора 14, и при срабатывании в конце данного тактового интервала одновибратора 11 короткий хронирующий импульс с его единичного выхода уже в качестве симхроимпульса пропускается в выходную управляющую шину 23. Одновременно этот же короткий хронирующий импульс, но уже с нулевого выхода одновибратора 11, давая совпадение во втором плече элемента 15 с еще действующим 5 10 15 20 25 30 35 40 на другом его входе длинным импульсом с нулевого выхода одновибратора 14, пропускается на счетный вход триггера 16. В результате сбрасывается в О кратковременно выставленный с информационного выхода 22 на информационный вход блока первичной обработки данных (не показан) уровеньЛог. 1: характеризуя окончание декодирования символа Лог. 1, как это показано на фиг. 4 на примере декодирования кодовой комбинации вида 101000Таким образом, реализуемый в устройстве алгоритм функционирования приемной стороны не предусматривает необходимости использования при декодировании приним;1 емого кода регенерированных с помощью ы. - сокодобротного кварцевого резонатора хронирующих импульсов. Это позволяет не только значительно уменьшить аппаратурные затраты и улучшить технологичность приемной стороны, но и существенно упростить эксплуатацию устройства в целом за счет более высокой надежности декодирования принимаемых символов при реализуемом режиме их самосинхронизации и значительнао ослабления требований к девиации чае 1 о; тактовых посылок и соответственно цели п- не джиттера хронирования, в частности прп наличии 10%-ного временного или температурного изменения длительностей у выходных импульсов используемых одновибраторов 11 - 14 приемная часть устройства обеспечивает при тактовой частоте прототипа 2 Г, = 1,680 мГц достоверное декодироюние принимаемых символов при вели шп. ее девиации в - 100 кГц.В то же время, например, введение на приемной стороне еще одного (не показан) одновибратора коротких импульсов, соединенного синхровходом с выходом элемента 20, а выходом - с К-входом триггера 16, позволяет обеспечить также дополнительную самоустановку этого триггера в нуле,вое состояние после декодирования каждого символа и тем самым уменьшить вероятность возникновения сбоев в работе. Указанные преимущества приемной стороны в совокупности с рассмотренным выше упрощением алгоритма группообразования (сопряжения) на приемной стороне устройства, сокращение аппаратурных затрат на организацию синфазного ввода (подачи) данных от первИчных источников информации и практически 3-кратный выигрыш во времени на выполнение этой операции по отношению к прототипу и известным аналогам обеспечивают надлежащую гибкость такой цифровой системы и расширяют область ее применения дпя помехоустойчивой передачи больших массивов дискретной информации.. Верес9 комите и откр шская н од, ул. Составител н Техред И Тираж 5 ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Ж - 35 илиал ППП Патент, г.нного тенийРа Ужг Корректор А, ФеренцПодписноета СССРытийаб., д. 4/5Проектная, 4