Процессор программируемого контроллера

Синхронизатор содержит генератор19, счетчик 20 тактов, дешифратор 21тактов, втОрой элемент ИЛИ 22, триггер 23, первый элемент 1 П. 24, первый элемент И 25,Блок управления процессором и адресом микрокоманд содержит дешифра 1 атор 26 Формата микрокоманд, элемен,ы ИЛИ 27-30, регистр 31 возврата,торой элемент НЕ 32, элемент 2 И-ИЛИ3 и ЗИ-ИЛИ .34, элементы И 35 и 36,триггеры 37 и 38, счетчик .39 адреса МК,Блок анализа обрабатываемого битаусловий содержит мультиплексор 40,:1 лемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 41, триггер 42.Блок хранения флагов содержит элементы И 43-48 и триггеры 49-54.Процессор работает следующим образом,Генератор 19 синхронизатора 1Фиг.З 7 генерирует последовательностьимпульсов, которая преобразуетсяначетчиком 20 и дешифратором 21 тактовЭ систему тактовых импульсов, синх 1 онизирующих работу процессора. Тактовые импульсы поступают на входы30Элементов И-ИЛИ 33 и 34 блока 2 уп 1 авления,С выходов счетчика 39 адреса МКигналы поступают на адресные входы1 ПМ 3 и определяют адрес считываех,ой микрокоманды. С выходов БПМ 3 информация поступает на входы регист 351 ра 4 микрокоманд, а с его выходовФо внутреннюю шину 15 микрокоманд,Старшие разряды (ММК 12-ММК 15) ма 1 истрали 15 микрокоманд определяютформат микрокоманды (фиг,2) и поступают на дешифратор 26 формата микрокоманд,С выходов дешифратора форма 1 а микрокоманд 26 управляющие сигналы (Р.)Шоступают на входы различных блоковйроцессора, определяя выполнение микрокомандь данного формата.В формате 01 выполняются командыАЛБ 13, Код выполняемой микрокомандыОпределяют младшие разряды магистрали микрокоманд 15 (ММКОО-ММК 11),АЛБ 13, сигнализируя о своей готовйости к приему микроманды, выставляетНа выходе исполнения микрокоманд выокий уровень сигнала Ф 1, который поступает на инверсный вход элементаИЛИ 22 (Фиг,З ), В это же время навход элемента И 25 поступает сигнал РО 1 с дешифратора 26 Формата, навторой вход элемента И 25 поступаетсигнал с инверсного выхода П-триггера 23, который в начальный моментустановлен в нулевое состояние сигналом "Сброс" (не показан), С выходаэлемента И 25 сигнал СМП (такт МБ)поступает на тактовыи вход АЛБ 13,разрешая выполнение микрокоманды, ина второй вход элемента ИЛИ 22, свыхода которого поступает сигнал "Тормоз", блокирующий работу счетчика 20тактов на время приема и исполнениямикрокоманды АЛБ 13, который устанавливает низкий уровень сигнала Ф 1.С появлением сигнала "Тормоз". дешифратор 21 тактов Формирует сигнал, блокирующий дешифратор 26 Формата, который снимает сигнал Формата Р 01 и, соответственно, СМП. По окончании выполнения АЛБ 13 устанавливает высокийуровень сигнала Ф 1 и счетчик тактов20 разблокируется. Выполнению АЛБ 13микрокоманд с обменом - прием информации из канала и выдача информацинв канал данных 17, должна предшествовать микрокоманда, устанавливающаясоответствующие сигналы с регистра 5управления вводом-выводом (ФорматР 0). Регистр 5 управления вводомвыводом выполнен на микросхемеК 589 ИР 12.На установочные входы регистра 5управления вводом-выводом подаютсямладшие разряды магистрали микрокоманд 15 (ММКОО-ММК 07),На тактовый вход регистра 5 управления вводом-выводом поступает от дешифратора 26 формата сигнал соответствующего Формата (Р 10), .С выходоврегистра 5 управления вводом-выводом снимаются сигналы, соответствующие адресуемому периферийному устройству: опвртивное запоминающее устройство, блоки ввода-вывода, пульт диагностики и др. (не показаны ) и сигналы управления выдаваемой или получаемой информацией ЗП (запись), ЧТ (чтение), ВА (выдача адреса) . Регистр 5управления вводом-выводом сбрасывается микрокомандой формата Р 10 со всеми нулями в младших разрядах микрокоманды. Сигналы ВА, ЗП, ЧТ черезэлемент ИЛИ 18, поступают на вход0-триггера 23, Информация о выполнении микрокоманды с обменом (наличиеодного из сигналов ВА, ЗП, ЧТ) заносится в 0-триггер 23 по перепаду сиг 1550515цала ф из в "О", П-триггер 23через элемент ИЛИ 22 включает торможение счетчика 20 тактов, Торможениеснимается при появлении сигнала ГП(синхроцизац.ся приема), Гигцал СПвырабатывается приемником информациипосле того, как информация принята,Таким образом, осуществляется асинхронный обмен между АЛБ 13 и периферийными устройствами. После снятияторможения синхронизатор 1 вырабатывает тактовый импульс, который поступает на входы элементов 2 И-ИЛИ 33 иЗИ-ИЛИ 34 и увеличивает значение счетчика адреса МК 39 на 1, если выполнялась микрокомацда всех Форматовкроме Р 02, ГОЗ, Р 04, Г 07, Г 13, Г 14.По формату Г 02 осуществляется прием команды рабочей программы пользователя (РПП), записанной в ОЗУ (непоказано). Код операции команды РППиз канала 17 через блок 14 шинныхформирователей поступает в шину 16данных и на входы блока 9 ключей,Форма Г 02 коммутирует блок 9 ключейтаким образом, что код операции команды РПП поступает в младшие разряды магистрали 15 микрокоманд (ММКООММК 05) и на установочные входы счетчика 39 адреса МК. Два разряда магистрали 5 микрокоманд (ММК 06, ММК 07)при приеме команды зависят от состояния модификатора 8 микропрограмм,который состоит из двух триггеров,устанавливаемых предварительно микрокомандой формата Р 05, Таким образом,в счетчике 39 адреса МК устанавливается микрокомандой формата Р 02 адрескаталога (область ОЗУ), который определяется кодом операции команды РППи состоянием модификатора 8 микропрограмм. Переключением модификатора 8микропрограмм можно осуществить приемодной и той же команды РПП н четырехрежимах (модификациях),Микрокоманды форматов.РОЗ, Р 13осуществляют безусловный переход наадрес, укаэанный в младших разрядахмикрокоманды (ММКОО-ММК 11).Микрокоманды Форматов Р 04, Р 14в зависимости от состояния триггера42 условия (фиг. 5) осуществляют либоусловный переход на адрес, указанныйв младших разрядах микрокоманды(ММКОО-ММК 11) (если условие выполняется), либо увеличивает содержимоесчетчика 39 адреса МК на +1 (еслиусловие не выполняется),Мцкрокомацды форматов РОЗ и ГОЬосуществляют переход в первый массивблока памяти микропрограмм БПМЗ, амикрокоманды Форматов Р 13 и Г 14 - во 5нторой массив БПМЗ. Выбор перногоилц второго массива БПМЗ осуществляеттриггер 38, на одни входы которогопоступают сигналы форматов ГОЗ и Р 04, 1 О а на вторые - сигналы форматов Г 3 иР 14. На тактовый вход триггера 38 по"ступают через элемент ИЛИ 30 сигналы переполнения и управления записью счетчика адреса микрокоманд 39.С прямого выхода триггера 38 снимается сигнал выбора первого массива памяти, а с инверсного выхода - сигналвыбора второго массива блока памятиБПМЗ.20 Микрокоманды форматов Г 06, Р 16,Г 07 осуществляют переход на вложенную подпрограмму и выход из подпрограмм, По микрокомандам форматов Р 06,Р 16 в регистр 31 возврата записывает ся адрес возврата из подпрограммы,содержащийся в (ММКОО) младшихразрядах микрокомацды. Переход на вложенную подпрограмму осущестнляетсяпо микрокомандам форматов РОЗ,Р 13 30 (безусловный переход), В конце вложенной подпрограммы ставится микрокоманда Формата Р 07, которая осуществляет установку счетчика 39 адресаМК в значение, записанное в регистре 31 возврата. По микрокоманде формата Г 06 запоминается адрес возвратав первый массив БПМ 3, а по микрокоманде Формата Р 16 - адрес возвратаво второй массив БПМ 3, Номер масси ва по мнкрокомандам форматов Р 06 иГ 16 запоминается в триггере 37, Сигналы с выходов триггера 37 поступаютна входы триггера 38 через элементыИ 35 и 36. Установка адреса возврата 45 в первый или второй массив БПМ 3 осуществляется по микрокоманде форматаР 07 (воэнрат из подпрограммы), который поступает на вторые входы элементов И 35 и 36.Основной функцией процессора про- фграммируемого контроллера являетсябыстрый анализ обрабатываемого бита(состояние анализируемого входа иливыхода). По приему команды РПП (формат Р 02) в регистр 10 кода обрабатываемого бита заносится из адреснойчасти команды через блок 14 вводавывода и блок 9 ключей код адресаобрабатываемого бита. При поступлениикоманды анализа обрабатываемого бита (формат Р 15) код обрабатываемогобита из регистра 10 кода обрабатываемого бита через блок 11 ключей поступает через внутреннюю нину микрокоманд (ММК 02-ММК 06) на адресные входымультиплексора 40, На инйормационныйвходы мультиплексора 40 поступаетсостояние всех входов (выходов), записанных в слове по адресу, указанному командой РПП. Сигнал с выхода. му ьтиплексора 40 поступает на входэл мента ИСКЛ 1 ОЧАЯЩЕР ИЛИ 41, на друго вход которого поступает разрядма истрали микрокоманд ММКОО, которыйук зывает на "1" или на "0",В зависимости от результатов анализа обрабатываемого бита устанавли 1чвается триггер 42, на тактовыи входкоторого поступает сигнал йорматаР 15. Аналогично анализу обрабатываемс 1 го бита производятся анализы блокахранения Флаговмагистрали состояний АЛБ 13, модификатора 8 микропрограммы.Формирование управляющего воздейсвия и выдача его по определенномувь 1 ходу из группы выходов, записанныхпб определенному адресу таблицы состояний, производится по микрокоман-д формата Р 10 (чтение маски), Поэой микрокоманде код адреса обрабатываемого бита, поступающий из регисра 10 кода обрабатываемого бита идбшифратора 12 маски обрабатываемогобита, читается из магистрали 16 вАФБ 13, где и формируется управляющеевоздействие на выход.По микрокоманде формата Р 11 осущЕствляется установка йлагов в блокВ 6 хранения флагов, который состоитив группы Э-триггеров 49-54 и входной логики на элементах И 43-48.В зависимости от значения разрядов 45магистрали микрокоманд 15 (ММКООМИК 11) устанавливается или сбрасывается тот или иной флаг. Состояниефлагов анализируется блоком 7 анализа обрабатываемого бита и условий.Макрокоманды йорматов РО и Р 17 являются резервными,На фиг. 2 приведена система микрокоманд процессора программируемогоконтроллера.55Алгоритм работы процессора программируемого контроллера следующий.После нажатия кнопки "Пуск" следуетПодпрограмма начальной установки, в которой в регистры общего назначенияАЛБ 1 3 записываются необходимые константы, устанавливается модификатор 8микропрограмм в режим "Начальная установка", сбрасывается регистр 5 управления вводом-выводом, устанавливаются флаги. Счетчик адреса РПДГ(рабочая программа пользователя) устанавливается на номер первой командыРПП, Помимо четырех режимов работыпроцессора, устанавливаемых модификатором микропрограмм 8: начальная установка, программирование, обработка,индикация, которые определяют адресв каталоге, на который выходит процессор по приему команды, возможновыполнение еще нескольких дополнительных функций обработки и редактирования рабочей программы пользователя:поиск нужного элемента и высвечиваниеискомой цепи на экране, принудительное замыкание и размыкание контактоввнешней цепи (воздействие), йункцииредактирования программы (записатьвставить, удалить) и др.После того, как счетчик адреса РППустановлен на первое слово РПП, анализируется переключатель режима; работа - программирование, В режиме"Программирование" в ОЗУ заносится РППи осуществляются функции редактирования РПП. Модийикатор микропрограммустанавливается в режим "Программи 11.рованиеВ режиме "Работа", если модийикатор 8 микропрограммы установлен вположение "Начальная установка" (первый цикл сканирования РПП ), регистррежима обнулен, а йлаг "1" установлен в "1", топрограмма переходит наприем первой команды в режиме "Начальная установка", Адрес каталога,на который выходит программа по приему команды является началом, соответствующей подпрограммы, после выполнения которой осуществляется прибавление единицы в счетчик адреса РППи переход к следующей команде РПП.Подпрограммы начальной установкизаносят признак обработки в таблицусостояний входов-выходов - областьОЗУ, в которой хранятся состояниявходных датчиков исполнительных механизмов. Последней командой РПП является команда "Конец программы". Поэтой команде производится сканирование входных датчиков и запись их значения в таблицу состояния входов.и После чего модификатор микропрограмм переключается в режим "Обработка", счетчик адреса РПП устанавливается вновь на адрес первой команды РПП,В режиме "Обработка" анализируется признак "Поиск" в регистре режима и при его наличии сравниваются текущее слово РПП с искомым, после чего анализируется флаг "1". Во флаге "1" за- О поминается значение функции от решения нулевого управления текущей цепи, Если цепь замкнута флаг равен "1". Если цепь разомкнулась флаг "1" устанавливается в "О".5Как только последовательная цепочка разомкнется, дальнейшая обработка ее контактов не имеет смысла, и, если текущая команда не является наГчалом или концом параллельной ветви (1. Я или выводом ( -), то программа переходит к обработке следующей команды ("+1" в счетчик адреса РПП). Если флаг "1" равен "1", осуществляется прием команды в режиме , 25 "Обработка". Прием команд "Начало параллельной ветви" (Т 1, "Конец параллельной ветви" ( Г 1, "Вывод" ( -С 3) осуществляется независимо от состояния флага "1". Все подпрограммы в режиме "Обработка" выходят на анализ индикации. Этот анализ проводится сравнением содержащихся в АЛБ 13 адреса начала текущей цепи и адреса начала индицируемой цепи. Если индикации нет, то осуществляется переход на "+1" в счетчик адреса РПП. Если текущая цепь является индицируемой, то анализируется признак "Листинг" в регистре режима. При наличии этого 4 О признака подпрограмма "Листинг" осуществляет вывод на экран номера команды и ее содержимого в цифровом виде, после чего осуществляется переход на 11+111 в счетчик адреса РПП. При 45 отсутствии признака "Листинг" программа осуществляет прием команды в режиме "Индикация", Перед приемом команды модификатор микропрограммы11.устанавливается в режим Индикация после отработки соответствующей подпрограммы модификатор микропрограмм вновь переключается в режим "Обработ 11ка В режиме "Индикация соответствую 1155 щие подпрограммы осуществляют индикацию цепи на экране в виде релейно- контактной схемы. После приема команды "-1-" производится формирование адреса таблицы состояний иэ адресной части команды и чтение содержимого таблицы состоя-. ний в АЛБ 13, после чего производится анализ бита, Анализ бита производится одной микрокомандой формата Р 15. Если бит равен "О", то во флаг заносится "О", если бит равен "1", состояние флага остается единичным,При приеме команды "" (" Начало параллельной ветви,") анализируется состояние флага "4" (во флаге "4" по команде "Начало цепи" запоминается значение флага "1").Если перед началом параллельной ветви цепь не разомкнута (фпаг "4" равен "1"), то во флаге "2" запоминается значение флага "1", т.е. результат решения предыдущей параллельной ветви.Если флаг "1" равен "1", то эта единица запоминается во флаге "2", а флаг "1" устанавливается в "О". Это позволяет исключить обработку последующей параллельной ветви, если предыдущая замкнута.По команде "3 " (" Конец параллельной ветви") осуществляется функция "ИЛИ" между флагом "1" и флагом "2", результат записывается во флаг 11"Аналогично осуществляется обработка других команд РПП.По команде "Вывод" ( - Г ) осуществляется вывод результата (флаг "11) на соответствующее исполнительное устройство, изменение начального адреса текущей цепи (переход к обработке следующей цепи), обработка таймеров, При выполнении условия "Таймер 1 к текущимзначениям таймеров, которые на данный момент возбуждены, прибавляется единица.Условие "Таймер" поступает с триггера (не показан) на мультиплексор условий 40. Триггер устанавливается частотой сети (0,1 с) и сбрасывается программно микрокомандой формата Р 12 после того, как значение возбужденных таймеров увеличится на единицу.После окончания цикла обработки РПП по команде "Конец программы" осуществляется сканирование входов и запись ихновых значений в ТС (таблицу состояний), чтение клавиатуры пуль- та диагностики и программирования (не показан) и запись соответствующих признаков в регистр режима, Затемв счетчик адреса РПП устанавливается номер первого слова РПП и цикл обработки РПП начинается сначала.Таким образом, наличие дополнительного объема памяти в блоке памяти мнкропрограмм позволяет увеличить количество сервисных программ, тестовь 1 х и диагностических программ, что ос 1 легчает работу оператора , уменьша-,0 ет, количество ошибок при программирс 1 вания и повышает надежность устройства. Формула из обр етения 35Процессор программируемого контро лера, по авт, св. Р 1406595, о т-. л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цел,ю расширения области применения за," счет увеличения области памяти микропрограмм, процессор содержит дополнительный блок памяти микропрограмм, выходы которого объединены по сх 1 еме МОНТАЖНОЕ ИЛИ с выходами основ ного блока памяти микропрограмм, причем блок управления процессора программируемого контроллера дополнительно содержит первый и второй триггеры, пЕрвый и второй элементы И, третий и четвертый элементы ИЛИ, причем пер. - вь " выход первой группы выходов деш Ьратора микрокоманд соединен с вхо" дом установки в "1" первого триггера, вход установки в "0" которого соединен с вторым входом записи регистра возврата и с седьмым выходом первой группы выходов дешифратора микрокоманд, второй выход первой группы выходов которого соединен с первымивходами первого и второго элементовИ, вторые входы которых соединенысоответственно с прямым и инверснымвыходами первого триггера, выходыпервого и второго элементов И соединены с первыми информационными входами соответственно первой и второйгруппы входов второго триггера, второй информационный вход первой группывходов которого соединен с первымвходом третьего элемента ИЛИ и с третьим выходом дешифратора микрокоманд,восьмой выход первой группы выходовкоторого соединен с вторым входомтретьего элемента ИЛИ и с вторым информационным входом второй группывходов второго триггера, третий ин-формационный вход второй группы входов которого соединен с пятым выходомдешифратора микрокоманд, девятыйвыход первой группы которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ и с третьим информационнымвходом первой группы входов второготриггера, синхровход которого соединен с выходом четвертого элемента ИЛИ,первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом переполнения счетчика адреса микрокоманды ис выходом элемента ЗИ-ИЛИ, первый,вход которого соединен с третьим входом элемента 2 И-ИЛИ и с выходом третьего элемента ИЛИ, прямой и инверсный выходы второго триггера являютсясоответственно выходами выборки соответственно основного и дополнительного блоков памяти микропрограмм,1550515 Яг сьевКорректор А.Обруча ктор Л. Пчол аказ 273 Тираж 566 ПодписиВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и от113035, Москва, Ж, Раушская наб.,водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород,арин П Составитель А. Афаская Техред И.Дидык ерытиям при ГКНТ ССС4/5