УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КАНАЛАМИ СВЯЗИ

Полезная модель относится к области вычислительной техники, средствам защиты от несанкционированного доступа к информации и может быть использована для обработки и преобразования информации в узлах коммутации данных.
Известно устройство управления и связи (Флорес А., Организация вычислительных машин. М., «Мир», 1972, раздел 9.4), содержащее блок управления, постоянное запоминающее устройство команд, арифметический блок, блок регистров общего назначения, оперативный запоминающий блок, счетчик сдвигов, регистр промежуточного результата, дешифратор нуля счетчика сдвигов, регистр результата.
Недостатками известного устройства являются низкое быстродействие в связи с устаревшей элементной базой и ограниченные функциональные возможности, а именно, невозможность преобразования цифровой информации из-за ограниченного набора алгоритмов обработки и операций над цифровыми данными, отсутствие в устройстве технической возможности приема и выдачи цифровой информации по двухпроводным последовательным линиям связи.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемой полезной модели является устройство (см. А.С. СССР №682890 от 20.12.76, МКИ: G06F 13/00, «Процессор связи» авторов В.В.Моргунова, С.Е.Иванова и B.C.Исаевой, опубл. 30.08.79. Бюл. №32), содержащее блок управления, постоянный запоминающий блок, арифметический блок, оперативный запоминающий блок, блок регистров общего назначения, счетчик сдвигов, дешифратор нуля счетчика сдвигов, регистр промежуточного результата, регистр результата, коммутатор, блок сумматоров по модулю два. Первые вход и выход блока управления соединены соответственно с выходом и входом постоянного запоминающего устройства команд, а вторые вход и выход подключены соответственно к первым выходу и входу арифметического блока. Блок регистров общего назначения соединен первым входом с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подключен к первому входу оперативного запоминающего блока. Выход регистра результата соединен со вторыми входами блока регистров общего назначения, выход которого подключен ко второму входу арифметического блока и первому входу счетчика сдвигов. Выход оперативного запоминающего блока соединен с третьим входом арифметического блока и первым входом регистра промежуточного результата. Вход и выход дешифратора нуля счетчика сдвигов соединены соответственно с выходом счетчика сдвигов и третьим входом блока управления, пятый, шестой и седьмой выходы которого подключены соответственно ко вторым входам счетчика сдвигов и регистра промежуточного результата и первому входу регистра результата, соединенного вторым входом со вторым выходом арифметического блока. Счетный вход регистра результата подключен к первому выходу регистра промежуточного результата, второй выход которого соединен с адресным входом оперативного запоминающего блока. Первый вход и выход блока сумматоров по модулю два подключены соответственно к выходу блока регистров общего назначения и первому входу коммутатора, выход которого соединен с третьим входом регистра результата. Вторые входы блока сумматоров по модулю два и коммутатора подключены к первому выходу старших разрядов регистра промежуточного результата, второй выход старших разрядов которого соединен с третьим входом коммутатора, а выход младших разрядов - с входом младших разрядов регистра результата.
Недостатками известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, низкое быстродействие, а также невозможность преобразования цифровой информации из-за ограниченного набора алгоритмов обработки и операций над цифровыми данными, отсутствие в устройстве технической возможности ее приема и выдачи по линиям связи с внешними устройствами.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое устройство, заключается в повышении быстродействия и расширении функциональных возможностей.
Данный технический результат достигается тем, что в устройстве управления каналами связи, содержащем центральный блок управления, новым является то, что дополнительно введены блок питания, приемопередатчик, устройство коммутации каналов связи, преобразователь уровня сигнала, блок управления цепями тревожной сигнализации, блок интерфейса связи, устройство идентификации блоков сменных кодовых, блок управления питанием, первая и вторая группы входов которого являются соответственно первой и второй группами входов устройства управления каналами связи, а группа выходов является первой группой выходов устройства управления каналами связи, выход блока управления питанием соединен с входом преобразователя уровня сигнала, а группа входов-выходов соединена с первой группой входов-выходов центрального блока управления, вторая группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов приемопередатчика, вторая группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов преобразователя уровня сигнала, вторая группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов устройства коммутации каналов связи, вторая и третья группы входов-выходов которого являются соответственно первой и второй группами входов-выходов устройства управления каналами связи, а группа входов соединена с первой группой выходов центрального блока управления, вторая группа выходов которого соединена с группой входов преобразователя уровня сигнала, а третья группа выходов соединена с группой входов блока управления цепями тревожной сигнализации, группа выходов которого является второй группой выходов устройства управления каналами связи, первый вход-выход блока интерфейса связи является входом-выходом устройства управления каналами связи, а второй вход-выход соединен с входом-выходом центрального блока управления, группа входов которого соединена с группой выходов устройства идентификации блоков сменных кодовых, первая и вторая группы входов которого являются соответственно третьей и четвертой группами входов устройства управления каналами связи, вход блока питания является входом устройства управления каналами связи, при этом блок питания соответствующими выводами соединен с соответствующими выводами приемопередатчика, преобразователя уровня сигнала и каждых устройств и блоков.
Введение блока питания позволяет обеспечить устройство управления каналами связи набором линий питания с необходимыми уровнями напряжений. Блок управления питанием позволяет управлять питанием внешних устройств и питанием информационных линий связи с внешними устройствами. Центральный блок управления обеспечивает прием и обработку поступающей информации, функциональное взаимодействие всех устройств и блоков устройства управления каналами связи, взаимодействие устройства управления каналами связи с внешними устройствами. Введение приемопередатчика обеспечивает информационно-логическое взаимодействие устройства управления каналами связи с внешними устройствами. Преобразователь уровня сигнала обеспечивает информационно-техническое согласование с сопрягаемыми устройствами. Устройство коммутации каналов связи позволяет организовать информационный обмен со всеми сопрягаемыми устройствами. Блок управления цепями тревожной сигнализации позволяет обеспечить выдачу релейных команд на внешние устройства. Введение блока интерфейса связи обеспечивает информационно-техническое взаимодействие с подключаемой ЭВМ, существенно расширяя функциональные возможности устройства управления каналами связи. Устройство идентификации блоков сменных кодовых позволяет идентифицировать подключаемые к устройству управления каналами связи блоки сменные кодовые.
Совокупность заявленных существенных признаков позволяет достичь заявленный технический результат. Высокое быстродействие достигается за счет построения устройства на современной элементной базе. Расширение функциональных возможностей достигается за счет введения в состав устройства элементов преобразования цифровой информации, увеличения алгоритмов обработки цифровых данных и возможности обмена информацией с внешними устройствами.
На фигуре представлена функциональная схема устройства управления каналами связи.
Устройство управления каналами связи содержит блок 1 питания, центральный блок 2 управления, блок 3 управления питанием, приемопередатчик 4, преобразователь 5 уровня сигнала, устройство 6 коммутации каналов связи, блок 7 управления цепями тревожной сигнализации, блок 8 интерфейса связи, устройство 9 идентификации блоков сменных кодовых.
Вход блока 1 питания является входом устройства управления каналами связи. Блок питания соответствующими выводами соединен с соответствующими выводами каждых устройств и блоков, приемопередатчика и преобразователя уровня сигнала. Первая и вторая группы входов блока 3 управления питанием являются первой и второй группой входов устройства управления каналами связи, а группа выходов блока 3 управления питанием является первой группой выходов устройства управления каналами связи. Выход блока 3 управления питанием соединен с входом преобразователя 5 уровня сигнала, а группа входов-выходов соединена с первой группой входов-выходов центрального блока 2 управления. Первая группа выходов центрального блока 2 управления соединена с группой входов устройства 6 коммутации каналов связи, а вторая группа выходов соединена с группой входов преобразователя 5 уровня сигнала. Вторая группа входов-выходов центрального блока 2 управления соединена с первой группой входов-выходов приемопередатчика 4, вторая группа входов-выходов которого соединена с первой группой входов-выходов преобразователя 5 уровня сигнала. Вторая группа входов-выходов преобразователя 5 уровня сигнала соединена с первой группой входов-выходов устройства 6 коммутации каналов связи, вторая и третья группы входов-выходов которого являются первой и второй группой входов-выходов устройства управления каналами связи. Первая и вторая группы входов устройства 9 идентификации блоков сменных кодовых являются третьей и четвертой группами входов устройства управления каналами связи, группа выходов соединена с группой входов центрального блока 2 управления. Третья группа выходов центрального блока 2 управления соединена с группой входов блока 7 управления цепями тревожной сигнализации, группа выходов которого является второй группой выходов устройства управления каналами связи. Первый вход-выход блока 8 интерфейса связи является входом-выходом устройства управления каналами связи, а второй вход-выход соединен с входом-выходом центрального блока 2 управления.
Блок 1 питания предназначен для преобразования входного напряжения в напряжения, необходимые для питания устройства управления каналами связи. Для обеспечения питанием всех блоков, устройств, приемопередатчика, преобразователя уровня сигнала и цепей устройства управления каналами связи выбраны модули питания промышленного изготовления серии СПН. Вход блока питания представляет собой шину питания с уровнем напряжения 0В - +27В. Выходы блока питания содержат шины питания с напряжениями 0В - +27В, 0В - +5В, 0В - ±12В соответственно.
Центральный блок 2 управления обеспечивает взаимное функционирование всех устройств, блоков, приемопередатчика и преобразователя уровня сигнала устройства управления каналами связи. Схемотехнически центральный блок 2 управления построен на микропроцессорной элементной базе, имеющей гибкую систему команд и позволяющей реализовать широкие функциональные возможности. Центральный блок 2 управления реализован на микропроцессоре 1880ВЕ31У. В качестве постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) для хранения управляющей программы микропроцессора выбрана микросхема памяти 1623РТ2А. В качестве оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) применяется микросхема 537РУ9А. Адресная шина и шина данных построены на регистре и двух буферах серии 1554ТБМ. Для выработки разрешающих сигналов управления для микросхем устройства управления каналами связи, путем комбинирования старших адресов, в центральном блоке 2 управления применены два дешифратора и четыре микросхемы 4И-НЕ серии 1554ТБМ. Схема для выработки сбросного импульса, для приведения в исходное состояние микропроцессора и защиты от помех при включении питания устройства управления каналами связи, реализована на двух триггерах Шмитта - инверторах и транзисторе 2Т630Б. Первая группа входов-выходов центрального блока 2 управления содержит буферизированные шины данных и сигналы управления. Вторая группа входов-выходов центрального блока 2 управления содержит буферизированную шину данных, сигналы управления и сигналы чтения-записи. Первая группа выходов центрального блока 2 управления содержит сигналы управления. Вторая группа выходов центрального блока 2 управления содержит сигналы управления. Третья группа выходов центрального блока 2 управления содержит сигналы управления. Вход-выход центрального блока 2 управления содержит последовательную шину данных. Группа входов центрального блока 2 управления содержит сигналы управления.
Блок 3 управления питанием предназначен для приема релейных команд от внешних устройств, коммутации питания сопрягаемым устройствам и управления питанием информационных линий связи с внешними устройствами. Схема для приема релейных команд реализована на восьми оптоэлектронных интегральных схемах 249ЛП1А, восьми стабилитронах 2С482А1 и восьми диодах 2Д510А. Для коммутации питания сопрягаемым устройствам используется схема, реализованная на регистре 1554ИР23 ТБМ, двух 4-канальных коммутаторах тока 1109КТ4Б, четырех реле РПС32А, восьми диодах 2Д510А и четырех конденсаторах К73-17. Схема управления питанием информационных линий связи с сопрягаемыми устройствами включает в свой состав два регистра 1554ИР23 ТБМ, четыре 4-канальных коммутаторах тока 1109КТ4Б и четыре реле РПС46-1. Первая группа входов блока 3 управления питанием содержит шины питания сопрягаемых устройств. Вторая группа входов блока 3 управления питанием включает сигналы управления. Выход блока 3 управления питанием содержит шину питания. Группа входов-выходов блока 3 управления питанием содержит буферизированную шину данных и сигналы управления. Группа выходов блока 3 управления электропитанием содержит шины питания сопрягаемых устройств.
Приемопередатчик 4 обеспечивает информационно-логическое взаимодействие устройства управления каналами связи с внешними устройствами. Схема для параллельно-последовательного преобразования информации построена на трех регистрах 1554ИР23 ТБМ, двух регистрах 1554ИР22 ТБМ, четырех приемопередатчиках 1002ХЛ1, двух дешифраторах типа ИД14 и восьми триггерах Шмитта - инверторах серии микросхем 1554ТБМ. Схема выработки тактовой частоты для приемопередатчиков 1002ХЛ1 реализована на кварцевом резонаторе РК319, трех элементах 2И-НЕ серии 1533, двух 4-разрядных двоичных счетчиках 1554ИЕ10 ТБМ, триггере 1554ТМ2 ТБМ и двух триггерах Шмитта - инверторах 1554ТЛ2 ТБМ. Первая группа входов-выходов приемопередатчика 4 содержит сигналы чтения-записи, буферизированные шины данных и сигналы управления. Вторая группа входов-выходов приемопередатчика 4 содержит последовательные информационные линии.
Преобразователь 5 уровня сигнала предназначен для обеспечения технического согласования информационного обмена по двухпроводным линиям связи с сопрягаемыми внешними приборами. Гальваническую развязку по питанию при взаимодействии устройства управления каналами связи с сопрягаемыми устройствами обеспечивают двенадцать транзисторов 1НТ251А, оптроны: четыре элемента 3ОТ110А и четыре элемента 249ЛП1 и резисторы. Источники тока для восьми линий приемо-передатчика реализованы на двенадцати транзисторах 2Т830Г, двенадцати стабилитронах 2С133А, двенадцати оптронах 3ОТ110А и резисторах. Схема управления включением-отключением источников тока реализована на регистре 1554ИР23 ТБМ и резисторах. Вторая группа входов-выходов преобразователя 5 уровня сигнала содержит последовательные информационные линии. Группа входов преобразователя 5 уровня сигнала содержит сигналы управления. Вход преобразователя 5 уровня сигнала содержит шину питания. Первая группа входов-выходов преобразователя 5 уровня сигнала содержит последовательные информационные линии.
Устройство 6 коммутации каналов связи предназначено для коммутации последовательных информационных линий с сопрягаемыми устройствами. Схема коммутации реализована на регистре 1554ИР23 ТБМ, 4-канальном коммутаторе тока 1109КТ4Б, четырех реле РПС46-1 и восьми диодах 2Д510А. Первая и вторая группы входов-выходов устройства 6 коммутации каналов связи представляют собой последовательные информационные линии. Группа входов устройства 6 коммутации каналов связи содержит сигналы управления. Третья группа входов-выходов устройства 6 коммутации каналов связи содержит последовательные информационные линии.
Блок 7 управления цепями тревожной сигнализации позволяет обеспечить выдачу релейных команд на сопрягаемые устройства. Схема блока управления цепями тревожной сигнализации построена на двух регистрах 1554ИР23 ТБМ, четырех 4-канальных коммутаторах тока 1109КТ4Б, семи реле РПС46-1 и четырнадцати диодах 2Д510А. Группа входов блока 7 управления цепями тревожной сигнализации содержит сигналы управления. Группа выходов блока 7 управления цепями тревожной сигнализации содержит релейные управляемые линии.
Блок 8 интерфейса связи обеспечивает информационно-техническое взаимодействие с подключаемой ЭВМ. Схема сопряжения с ЭВМ реализована на формирователе сигналов для линий связи 169АП2, усилителе сигналов для линий связи 169УП2 и резисторе. Второй вход-выход блока 8 интерфейса связи содержит последовательную шину данных со стандартным КМОП уровнем сигнала. Первый вход-выход блока 8 интерфейса связи содержит последовательную шину данных со стандартным уровнем сигнала интерфейса RS232.
Устройство 9 идентификации блоков сменных кодовых позволяет идентифицировать подключаемые к устройству управления каналами связи блоки сменные кодовые. Схема устройства идентификации блоков сменных кодовых построена на регистре 1554ИР23 ТБМ и резисторах. Группа выходов устройства идентификации блоков сменных кодовых представляет собой информационные сигналы. Группа входов устройства идентификации блоков сменных кодовых представляет собой сигналы идентификации.
Устройство управления каналами связи работает следующим образом.
После подачи питания от внешнего источника питания блок 1 питания выдает питание на входные цепи устройства управления каналами связи. После первоначальной инициализации устройство управления каналами связи переходит в режим ожидания.
Блок 3 управления питанием принимает от приборов А или Б команду на начало информационного обмена, передает принятую информацию центральному блоку 2 управления. Центральный блок 2 управления, после анализа принятой информации, преобразует ее и выдает в ЭВМ через блок 8 интерфейса связи и переходит в режим ожидания ответа от ЭВМ. Ответная информация поступает в преобразованном в блоке 8 интерфейса связи виде в центральный блок 2 управления. Центральный блок 2 управления анализирует принятую информацию и разделяет ее на управляющую информацию и на пакеты информации, для выдачи внешним устройствам. В соответствии с управляющей информацией центральный блок 2 управления выдает команды управления: на блок 3 управления питанием для подачи питания на преобразователь 5 уровня сигнала и коммутации питания внешнему прибору А, если оно выступает в качестве инициатора обмена; на устройство 6 коммутации каналов связи для коммутации нужных устройств; на преобразователь 5 уровня сигнала для включения источников питания информационных линий связи с внешними устройствами. Пакеты информации центральный блок 2 управления выдает в приемопередатчик 4, где происходит параллельно-последовательное преобразование пакетов информации. Пакеты информации передаются в преобразователь 5 уровня сигнала, где происходит преобразование уровня информационного сигнала до необходимого уровня, установленного протоколом. Через устройство 6 коммутации информационные пакеты поступают в линии связи с внешними приборами. Ответные пакеты информации поступают через устройство 6 коммутации каналов связи, преобразователь 5 уровня сигнала, где преобразуются до стандартного КМОП уровня сигнала, через приемопередатчик 4, где преобразуются из последовательного в параллельный вид, в центральный блок 2 управления. В центральном блоке 2 управления полученная информация анализируется и выдается через блок интерфейса связи на сопрягаемую ЭВМ. После окончания информационного обмена с приборами А или Б, от ЭВМ через блок 8 интерфейса связи, приходит информация, после анализа которой центральный блок 2 управления принимает решение о прекращении обмена с приборами А или Б. Центральный блок 2 управления выдает команды управления: на блок 3 управления питанием для прекращения выдачи питания на преобразователь 5 уровня сигнала и отключения питания внешнего прибора А, если оно выступало в качестве инициатора обмена; на преобразователь 5 уровня сигнала для выключения источников питания информационных линий связи с внешними устройствами.
При получении от ЭВМ через блок 8 интерфейса связи управляющей информации содержащей команды на выдачу релейных команд приборам Б, центральный блок 2 управления формирует сигналы управления, которые поступают в блок 7 управления цепями тревожной сигнализации, для замыкания-размыкания контактов реле. При необходимости, центральный блок 2 управления считывает через устройство 9 идентификации блоков сменных кодовых, посредством информационных контактов, данные о типе подключенных к устройству управления каналами связи блоков сменных кодовых.
После завершения работы с устройством управления каналами связи питание отключается.
Изготовлен лабораторный макет устройства управления каналами связи, испытания которого подтвердили осуществимость и практическую ценность заявляемого объекта.