УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ С ОСНОВНЫМ ЦИФРОВЫМ КАНАЛОМ

Область техники
Данное техническое решение относится к области цифровой вычислительной техники и передачи данных, а именно, к взаимному преобразованию интерфейсов обмена информацией.
Уровень техники
Аналогом данного технического решения может быть КОНВЕРТОР ИНТЕРФЕЙСА ОЦК 64 К (САЦК-1) (изготовитель 000 «ЗЕЛАКС ПЛЮС» г.Зеленоград), предназначенный для подключения аппаратуры со стандартными цифровыми интерфейсами к каналам, реализованным по ГОСТ 26886-86 (ОЦК 64 кбит/с). Такие каналы имеются в аппаратуре цифрового уплотнения САЦК-1, широко распространенной в российских телефонных сетях.
Конвертор К4 имеет следующие технические характеристики:
- преобразование интерфейса ОЦК 64 кбит/с в стандартные цифровые интерфейсы RS-232 (v.24/v.28), v.35, v.10, v.11, RS-442 v.36 (RS-449), RS-530;
- линейный интерфейс ОЦК 64 кбит/с соответствует ГОСТ 26886-86 и требованиям аппаратуры САЦК-1 (САЦК-1 М);
- гальваническая (через трансформатор) развязка от аппаратуры САЦК и сети;
- настольный вариант и плата для монтажа в корзине Р-312;
- удаление до 500 метров от аппаратуры САЦК;
- синхронно-асинхронный преобразователь на скорость до 57600 бит/с;
- режимы местного и удаленного шлейфов (local/remote digital loopback);
- встроенный генератор и анализатор тестовой последовательности (BER-тестер).
Встроенный синхронно-асинхронный преобразователь обеспечивает возможность связи асинхронных устройств (например, стандартных IBM PC-совместимых компьютеров).
Недостатком данного аналога является ограниченная специфика функциональных возможностей, не позволяющая реализовать ряд преобразований (например, ОЦК - С1-И (БИ), RS-232 - С1-И (БИ).
Наиболее близким аналогом (прототипом) данного технического решения является УСТРОЙСТВО ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ БИИМПУЛЬСНОЕ (свидетельство на полезную модель RU 24060 U1, заявка 2001131148 от 19.11.2001 г., опубликовано 20.07.2002 г., бюл. №20, правообладатель ФГУП «НПП «Рубин», авторы Кочегаров П.Ю., Шмырев В.Н.), содержащее блок приемников сопряжения, вход которого соединен с первым входом устройства, блок передатчиков сопряжения, выход которого соединен с первым выходом устройства, блок линейный передатчика, выход которого соединен со вторым выходом устройства, блок линейный приемника, вход которого соединен со вторым входом устройства, блок кодера биимпульсного сигнала, первый и второй выходы которого соединены соответственно с входом блока линейного передатчика и первым входом блока передатчиков сопряжения, блок декодера биимпульсного сигнала, первый и второй входы которого соединены соответственно с третьим выходом блока кодера биимпульсного сигнала и выходом блока линейного приемника, а первый выход - со вторым входом блока передатчиков сопряжения, блок генератора тактовой частоты с делителем, два первых выхода которого соединены соответственно с первым входом блока кодера биимпульсного сигнала и третьим входом декодера
биимпульсного сигнала, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит блок буферный, три входа которого соединены соответственно с входом блока приемников сопряжения, выходом генератора тактовой частоты с делителем и вторым выходом блока декодера биимпульсного сигнала, а два выхода соединены соответственно с третьим входом блока передатчиков сопряжения и вторым входом блока кодера биимпульсных сигналов.
Недостатком данного аналога-прототипа являются его малые функциональные возможности, не позволяющие осуществить преобразование и обмен информацией по каналам с многообразными видами интерфейсов передачи данных.
Сущность полезной модели
Известное устройство сопряжения с основным цифровым каналом содержит узел-переходник к порту RS-232, первый вход-выход которого соединен с первым входом-выходом ДАННЫЕ В ПОРТ RS-232 устройства, микроконтроллер, первый вход-выход которого соединен со вторым входом-выходом узла-переходника к порту RS-232, узел аналоговых приемопередатчиков ОЦК, вход-выход которого соединен с цепями ДАННЫЕ В ОЦК устройства, узел аналоговых приемопередатчиков биимпульсный (БИ), вход-выход которого соединен с цепями ДАННЫЕ В БИИМПУЛЬСНОМ КАНАЛЕ устройства, светодиодный индикатор состояния устройства.
Целью данного технического решения является расширение функциональных возможностей в виде обеспечения прямого и обратного преобразования сигналов основного цифрового канала (ОЦК) в интерфейс С 1-И, ОЦК в интерфейс RS-232, а также взаимное преобразование интерфейсов С 1-И и RS-232.
Поставленная цель достигается тем, что известное устройство содержит программируемую логическую интегральную схему ПЛИС, в которой реализованы шина данных, вход-выход которой соединен со вторым входом-выходом микроконтроллера, шина адреса, вход которой соединен с выходом микроконтроллера, регистр индикации, первый вход которого соединен с первым
выходом шины данных, второй вход - с выходом шины адреса, а выход - с входом светодиодного индикатора состояния устройства, регистр скорости, первый вход которого соединен со вторым выходом шины данных, а второй - с выходом шины адреса, регистр передачи основного цифрового канала (ОЦК), первый вход которого соединен с третьим выходом шины данных, а второй вход - с выходом шины адреса, регистр принимаемых данных ОЦК, выход которого соединен с входом шины данных, а первый вход - с выходом шины адреса, регистр передаваемых данных биимпульсного канала, первый вход которого соединен с третьим выходом шины данных, а второй вход - с выходом шины адреса, регистр принимаемых данных биимпульсного канала, выход которого соединен с входом шины данных, а первый вход - с выходом шины адреса, кодер ОЦК, вход которого соединен с выходом регистра передаваемых данных ОЦК, а выход - с входом узла аналоговых приемопередатчиков ОЦК, декодер ОЦК, выход которого соединен со вторым входом регистра принимаемых данных ОЦК, а вход - с выходом узла аналоговых приемопередатчиков ОЦК, схема вставки старт-стопных импульсов, вход которой соединен с выходом регистра передаваемых данных биимпульсного канала, схема вырезки старт-стопных импульсов, выход которой соединен со вторым входом регистра принимаемых данных биимпульсного канала, схема настройки скорости канала передачи биимпульсного, два входа которой соединены соответственно с выходами схемы вставки старт-стопных импульсов и регистра скорости, а выход - с входом узла аналоговых приемопередатчиков биимпульсного, схема настройки скорости канала приема биимпульсного, выход которой соединен с входом схемы вырезки старт-стопных импульсов, а два входа соответственно - с выходом регистра скорости и выходом узла аналоговых приемопередатчиков биимпульсного.
Перечень фигур, чертежей и иных материалов
На фиг.1 приведена структурная схема устройства сопряжения с основным цифровым каналом.
Пример варианта выполнения устройства
Устройство сопряжения с основным цифровым каналом (фиг.1) содержит узел-переходник к порту RS-232 1, микроконтроллер AT89S53 2, программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) 3, реализующую шину данных 4, шину адреса 5, регистр индикации 6, регистр скорости 7, регистр передачи основного цифрового канала (ОЦК) 8, регистр принятых данных ОЦК 9, регистр передаваемых данных биимпульсного канала (БИ) 10, регистр принимаемых данных биимпульсного канала 11, кодер ОЦК 12, декодер ОЦК 13, схему вставки старт-стопных импульсов 14, схему вырезки старт-стопных импульсов 15, схему настройки скорости канала передачи 16, схему настройки скорости канала приема 17, а также светодиодный индикатор состояния устройства 18, узел аналоговых приемопередатчиков ОЦК 19, узел аналоговых приемопередатчиков биимпульсный 20, цепи связи с портом ОЦК 22, цепи связи с биимпульсным каналом 23.
Устройство сопряжения с основным цифровым каналам предназначено для прямого и обратного преобразования сигналов ОЦК в интерфейс С1-И, ОЦК в интерфейс RS-232, а также взаимного преобразования интерфейсов RS-232 и С1-И.
Устройство обеспечивает следующие скорости обмена:
- по интерфейсу RS-232 - 57.6, 3 8.4, 19.2 и 9.6 кбит/с;
- по интерфейсу С1-И - 64,48, 32, 16, 9.6,4.8, 2.4 кбит/с;
- по ОЦК (G703) - 64 кбит/с в противонаправленном и сонаправленном режимах.
Режим работы определяется положением задающих микропереключателей, либо настройками прикладного программного обеспечения.
Состав устройства
Устройство укрупненно состоит из микроконтроллера 2 на базе микросхемы «ATMEL» AT89S53, программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) 3 на базе микросхемы АСЕХ ЕР1К10ТС144, реализующей функциональные узлы 4-17, светодиодного индикатора состояния устройства 18, узла аналоговых приемопередатчиков ОЦК 19 и узла аналоговых приемопередатчиков биимпульсного 20.
Микроконтроллер 2 соединен с ПЛИС 3 по шинам адреса и данных и работает непосредственно на порт СОМ компьютера по интерфейсу RS-232.
Описание работы устройства
Микроконтроллер 2 по шине данных загружает данные и считывает состояние регистров, находящихся в ПЛИС.
Данные, загруженные в регистр индикации 6, отображают состояние устройства, каналов и прохождение тестовых программ.
Данные, загруженные в регистр скорости 7, позволяют изменять скорость обмена по биимпульсному каналу по стыку С1-И.
Данные, загруженные в регистр передаваемых данных канала ОЦК 8, автоматически передаются в канал с постоянной скоростью 64 к/с.
Данные, загруженные в регистр передаваемых данных биимпульсного канала 10, автоматически передаются в канал с установленной рабочей скоростью канала.
Данные из регистра принимаемых данных ОЦК 9 считываются микроконтроллером 2 и передаются в зависимости от необходимости либо в порт RS-232, либо в биимпульсный канал.
Данные, принятые из регистра принимаемых данных биимпульсного канала 11, считываются микроконтроллером и передаются в зависимости от необходимости либо в порт RS-232 21, либо в канал ОЦК 22.
Кроме того, в ПЛИС 3 реализованы схемы для вставки 14 и вырезки 15 старт-стопных импульсов в биимпульсный сигнал, предназначенные для синхронизации обмена данными и более полного использования канала. В ПЛИС 3 также входят схемы кодирования 12 и декодирования 13 соответствующих сигналов ОЦК, схемы стробирования и настройки скорости каналов передачи данных.
Аналоговая часть устройства (19, 20) содержит трансформаторную развязку линий связи, формирователи принимаемых и усилители передаваемых сигналов.
При работе в режиме RS-232 - ОЦК, RS-232 - БИ формирование сигналов происходит следующим образом.
Сигнал из интерфейса RS-232 поступает на вход микроконтроллера 2, выполняющего преобразование информации из формата RS-232 в параллельный
код. Далее данные в параллельном коде по 8-разрядной шине данных поступают в соответствующий регистр передачи ОЦК 8 или БИ 10. Выбор регистра производится микроконтроллером 2 по 4-разрядной шине адреса.
С выхода регистра передачи ОЦК 8 или БИ 10 данные поступают в соответствующий кодер ОЦК 12 или БИ 13, и далее, в случае работы в ОЦК, на узел аналоговых приемопередатчиков ОЦК 19. В случае работы в канале БИ данные из регистра передачи БИ 10 поступают на узел аналоговых приемопередатчиков БИ 20 через схему вставки старт-стопных импульсов 14 и схему настройки скорости канала передачи 16.
При приеме сигналов из канала ОЦК преобразованные узлом аналоговых приемопередатчиков ОЦК 19 данные поступают на декодер ОЦК 13 и оттуда в параллельном виде в регистр приема ОЦК 9, оттуда по шине данных считываются микроконтроллером 2 и преобразуются в формат RS-232.
При приеме сигналов из канала БИ 23 преобразованные узлом аналоговых приемопередатчиков БИ 20 через схему настройки скорости канала приема 17 и схему вырезки старт-стопных импульсов 15 данные поступают в параллельном виде в регистр приема БИ 11, откуда по шине данных считываются микроконтроллером 2 и преобразуются в формат RS-232.
При работе в режиме ОЦК - БИ формирование сигналов происходит аналогично вышеописанному с той лишь разницей, что микроконтроллер 2 перенаправляет данные из регистра передачи ОЦК 8 в регистр приема БИ 11 и из регистра приема ОЦК 9 в регистр передачи БИ 10.
В составе устройства также имеются служебные регистры индикации 6 и скорости 7.
Выбор любого регистра, как служебного, так и регистров приема и передачи, осуществляется по 4-разрядной шине адреса.
Микроконтроллер 2 выполняет функции первоначальной настройки устройства, управления перенаправлением потоков данных и связи через интерфейс RS-232.
Промышленная применимость
Предложенное устройство сопряжения с основным цифровым каналом промышленно реализуемо, обеспечивает прямое и обратное преобразование сигналов основного цифрового канала (ОЦК) в интерфейс С1-И, ОЦК в интерфейс RS-232, а также взаимное преобразование интерфейсов С1-И и RS-232, устройство реализуется в микроминиатюрном исполнении с минимальным энергопотреблением.