УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДВУНАПРАВЛЕННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПАРАЛЛЕЛЬНОГО И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО КОДОВ

Описание полезиой модели.
Универсальный двунаправленный преобразователь параллельного и последовательного кодов.
Полезная модель относится к автоматике и вычислительной технике и предназначена для использования в цифровых системах обмена массивами данных между устройствами.
Известны преобразователи кодов, описанные в авт.св. СССР № 1809539 и патенте РФ № 2007865. Существующие преобразователи кодов в основном построены на элементах жесткой логики, выполняют однонаправленное преобразование, при увеличении разрядности преобразуемого параллельного кода, становятся сложнее.
Задачей полезной модели является расширение области применения преобразователя за счет преобразования слов различной длины, поддержания режима двунаправленного преобразования кодов, модификации алгоритма функционирования преобразователя программным способом.
Сущность полезной модели заключается в применении специализированных микросхем преобразователей параллельного кода и программируемого устройства преобразования кодов, в качестве которого
используется микроконтроллер, подключение данных элементов к информационной шине . При преобразовании кодов осуществляется их двухэтапное преобразование, а именно используется промежуточное преобразование в код формата информационной шины . Такое решение обусловлено применением в преобразователе микросхем параллельного порта PCF8574 либо PCF8575. Что так же определяет максимальную скорость преобразования, тактовая частота шины  составляет 100 кГц. Данные микросхемы осуществляют двунаправленное преобразование параллельного кода в формат информационной шины , следует отметить, что по терминологии протокола информационной шины I С они относятся к устройствам типа Slave (ведомый) и требуют внешнего управления. Существует возможность подключения до 8 микросхем данных серий на одну шину, тем самым, при наличии одной информационной шины , ос тществляется преобразование 64- либо 128 разрядного кода при использовании PCF8574 и PCF8575 соответственно. Ф)шкции устройства типа Master (ведуш;ий) выполняет микроконтроллер, который управляет микросхемами параллельных портов и выполняет функции формирования, приема и передачи последовательного кода. Микроконтроллер, благодаря возможности изменения его программы управления, позволит обеспечить широкое применение данного преобразователя, вследствие его универсальности. Преобразователь
позволяет преобразовывать последовательный код в параллельный и осуществляет синхронное, асинхронное и квантовано асинхронное преобразование параллельного кода в последовательный код. При синхронном преобразовании необходимо на вход управления микроконтроллера подать тфавляющий импульс, по его положительному либо отрицательному фронту (устанавливается программно) происходит опрос микросхем параллельных портов и далее формируется и передается последовательный код. За счет наличия у микросхем параллельного порта выхода «БЧТ изменения входных данных возможен асинхрО1Шый режим преобразования, при котором формирование и передача последовательного кода происходит только при изменении значения входного параллельного кода. Асинхронный режим в ряде случаев позволяет ликвидировать излишнюю загруженность линии передачи последовательного кода. Программа управления микроконтроллером позволяет производить квантовано асинхронное преобразование параллельного в последовательный код, преобразование и выдача кода в этом случае производится в случае, если значение кода принятого для преобразования соответствует новому интервалу квантования. Применение квантованного преобразования в ряде случаях целесообразно (например, при обработке кода АЦП) по той причине, что в этом случае происходит предварительная фильтрация входного сигнала от незначительных флюктуации, тем самым
так же ликвидируется излишняя загруженность линии последовательного кода, при сохранении оперативности по обнаруженрпо значительных отклонений контролируемой величины. На основе представленной полезной модели было создано и испытанно устройство сопряжения ПЭВМ ГОМ PC с электронно-счетным частотомером 43-54. Данное устройство в совокупности с управляющей программой ПЭВМ и частотным компаратором составляли аппаратно-программный комплекс для автоматизированного определения метрологических характеристик стандартов частоты. Устройство сопряжения обеспечивало преобразование 38 разрядного параллельного кода несущего информацию о результате измерения частотомера в формат асинхронного режима интерфейса RS232С и выдачу его на последовательный порт ПЭВМ. Так же, устройство сопряжения позволяло преобразовывать управляющие сигналы, передаваемые ПЭВМ по последовательному порту в 16 разрядный параллельный код, управляющий режимами работы частотомера.
На фиг. 1 показана функциональная схема универсального двунаправленногопреобразователя.Устройствосодержит
микроконтроллер 1 и микросхемы 2-4 параллельных портов. Входы микроконтроллера А и Б используются для выбора режима преобразования параллельного кода в последовательный код. В качестве входов А и Б используются разряды порта микроконтроллера установленные в режим
«ВВОД. Возможно использовг.ние синхронного, асинхронного и квантовано асинхронного преобразований. Микроконтроллер соединен с
микросхемами параллельных портов информационной шиной 1C. С вывода 6 микроконтроллера, подключенного к входам «8СЬ микросхем параллельных портов, на данные микросхемы поступают тактовые импульсы, необходимые для осуществления обмена по информационной шине . Вход-выход 5 микроконтроллера соединен с входами-выходами «SDA микросхем параллельных портов, по данному соедршению передается информация при обмене между ними. Линии связи микроконтроллера с входами «SCL и входами-выходами «SDA микросхем параллельных портов образуют физическую часть информационной шины . К входу микроконтроллера 7 подключены выходы «INT микросхем параллельных портов, по которым на микроконтроллер передается сигнал при изменении значения входного параллельного кода. Вход 8 используется для управления микроконтроллером при синхронном преобразовании параллельного в последовательный код. Выход 9 и вход 10 микроконтроллера использз ются для передачи и приема соответственно последовательного кода. При поступлении последовательного кода на вход 9, микроконтроллер, после окончания приема, производит перевод принятой информации в формат шины  и последовательно производит обрашение
к микросхемам параллельных портов, используя выход 6 и вход-выход 5, с целью записи обновленной информации. Преобразование параллельного кода возможно в трех режимах. При синхронном режиме микроконтроллер ожидает соответствующего сигнала на входе 8. Далее он производит последовательное обращение к микросхемам параллельных портов с целью чтения значения поступающего на них кода и на основании принятого значения производит формирование последовательного кода и его выдачу на выходе 9. При асинхронном преобразовании сигналом о необходимости преобразования является сигнал изменения значения параллельного кода, приходящий от микросхем параллельных портов на вход 7. При квантовано асинхронном преобразовании дополнительно к асинхронному преобразованию осуществляется проверка принадлежности значения параллельного кода к новому интервалу квантования и только в этом случае осуществляется формирование последовательного кода. На фиг.2 показан алгоритм функционирования микроконтроллера. После подачи питания происходит начальная инициализация служебных регистров, необходимая для работы микроконтроллера. Так же происходит опрос входов А и Б для начального выбора режима работы. Далее микроконтроллер переводится в ждущий режим, выход из которого возможен по разрещенному прерыванию. По окончанию обработки прерывания микроконтроллер заново переводится в ждущий режим.
Необходимо отмети- ь, что входы 7, 8, 10, А и Б должны подключаться к портам микроконтроллера, позволяющим переходить в режим обработки прерывания по изменению значения сигнала на них. Обработчик прерываний поочередно определяет причину возникновения прерывания. При обработке прерывания вызванного изменением сигнала на входе А или Б определяется какой режим установлен для преобразования параллельного кода. Если выбран синхронный режим, то разрешаются последующие прерывания по сигналу на входе 8 и запрещаются по входу 7. При выборе асинхронного либо квантовано асинхронного режима разрешаются последующие прерывания по сигналу на входе 7 и запрещаются по входу 8. При возникновении прерывания по линии по сигналу на входе 7, происходит определение режима преобразования и выполнение дальнейших действий. Либо преобразование параллельного кода в последовательный код при асинхронном режиме, либо предварительно еще производится проверка на условие квантования при квантовано асинхронном режиме. При прерывании по сигналу на входе 8 происходит преобразование параллельного кода в последовательный код. Если же прерывание вызвано поступлением последовательного кода (вход 10), то происходит преобразование последовательного кода в параллельный код. Необходимо отметить особенность подключения микроконтроллера к щине . Данная шина предназначена для работы в
цепях подключенных по схеме с общнм коллектором. Не все микроконтроллеры имеют порты с таким выходным каскадом, поэтому производится имитация данного режима, а именно, в ячейку порта постоянно записано нулевое значение, а управление выходным сигналом осуществляется переводом порта на ввод (устанавливается 1 на шине) либо на вывод (О на шине).