УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ЦИФРОВЫХ ИНТЕРФЕЙСОВ

Полезная модель относится к вычислительной технике, в частности, к устройствам обмена данными и может быть использована в различных вычислительных устройствах и системах для обеспечения обмена данными в цифровом (дискретном) виде между вычислительными устройствами и различными периферийными устройствами-источниками информации.
Задачей полезной модели является создание устройства сопряжения цифровых интерфейсов, обеспечивающего прием данных от устройств - источников данных, поступающих по цифровому интерфейсу в виде последовательностей импульсов и передачу принятых данных по стандартному последовательному интерфейсу в вычислительные устройства и системы.
В результате поведенных патентно-информационных исследований аналогов полезной модели не найдено.
Сущность полезной модели заключается в том, что устройство сопряжения цифровых интерфейсов содержит блок устройств гальванической развязки, элемент И, микроконтроллер, блок питания с гальванической развязкой, при этом первый вход блока устройств гальванической развязки является входом данных устройства сопряжения, второй вход блока устройств гальванической развязки является входом сигнала строба устройства сопряжения, третий вход блока устройств гальванической развязки является входом разрешения работы устройства сопряжения, четвертый вход блока устройств гальванической развязки является входом тактового сигнала устройства сопряжения, первый, второй и третий выходы блока устройств гальванической развязки соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами элемента И, выход которого соединен с первым входом микроконтроллера, третий выход блока устройств гальванической развязки также соединен с третьим входом микроконтроллера, четвертый выход блока устройств гальванической развязки соединен с вторым входом микроконтроллера, вход электропитания устройства сопряжения образован соединенными между собой входом блока питания с гальванической развязкой, входом электропитания элемента И и входом электропитания микроконтроллера, к входу электропитания блока устройств гальванической развязки подключен выход блока питания с гальванической развязкой,
вход-выход последовательного интерфейса микроконтроллера является входом-выходом последовательного интерфейса устройства сопряжения.
Микроконтроллер содержит счетчик-таймер, регистр, вычислительный блок, оперативное запоминающее устройство, долговременное запоминающее устройство, адаптер последовательного интерфейса, системную интерфейсную магистраль, устройство дискретного ввода-вывода, первый, второй и третий входы устройства дискретного ввода-вывода являются соответственно первым, вторым и третьим входами микроконтроллера, первый выход устройства дискретного ввода-вывода соединен с счетным входом счетчика-таймера, второй выход устройства дискретного ввода-вывода соединен с входом сигнала строба регистра, выход данных счетчика-таймера соединен со входом данных регистра, счетчик-таймер, регистр, вычислительный блок, оперативное запоминающее устройство, долговременное запоминающее устройство, адаптер последовательного интерфейса, устройство дискретного ввода-вывода соединены между собой посредством системной интерфейсной магистрали, вход-выход последовательного интерфейса адаптера последовательного интерфейса является входом-выходом последовательного интерфейса микроконтроллера.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на которых представлены:
на фиг.1 - функциональная схема устройства сопряжения цифровых интерфейсов;
на фиг.2 - функциональная схема микроконтроллера;
на фиг.3 - временная диаграмма обмена данными между устройством-источником данных и устройством сопряжения цифровых интерфейсов. На чертежах обозначены:
1 - блок устройств гальванической развязки;
2 - элемент И;
3 - микроконтроллер;
4 - блок питания с гальванической развязкой;
5 - счетчик-таймер;
6 - регистр;
7 - вычислительный блок;
8 - оперативное запоминающее устройство;
9 - долговременное запоминающее устройство;
10 - адаптер последовательного интерфейса;
11 - системная интерфейсная магистраль;
12 - устройство дискретного ввода-вывода;
13 - вход данных;
14 - вход сигнала строба;
15 - вход разрешения работы;
16 - вход тактового сигнала;
17 - вход-выход последовательного интерфейса;
18 - вход электропитания;
19 - сигнал данных;
20 - сигнал строба;
21 - сигнал разрешения работы;
22 - тактовый сигнал.
Устройство сопряжения цифровых интерфейсов служит для приема данных от источников информации (в частности от источников навигационной информации) и преобразования их в вид, пригодный для передачи по последовательным каналам связи.
Данные от источников информации поступают на вход 13 данных в виде последовательности импульсов, количество которых подсчитывается устройством сопряжения и результаты подсчета передаются по последовательному интерфейсу. Подсчет импульсов осуществляется в течении времени, пока на входе 14 сигнала строба установлен уровень логической единицы. Подсчет импульсов осуществляется только в случае, если также установлен уровень логической единицы на входе 15 разрешения работы. Последовательности импульсов данных отделяются друг от друга тактовыми импульсами, поступающими на вход 16 тактового сигнала.
В качестве микроконтроллера 3 может быть использован, например, микроконтроллер, семейства 8xC51FX.
Вход-выход 17 последовательного интерфейса является входом-выходом интерфейса RS-232.
Устройство сопряжения имеет гальваническую развязку по всем своим входам. Для питания устройств гальванической развязки служит блок 4 питания с гальванической развязкой, который может быть выполнен в виде преобразователя постоянного напряжения в постоянное напряжение и осуществляет преобразование напряжения, используемого для питания микроконтроллера 3 и элемента 2 И в напряжение, необходимое для работы устройств гальванической развязки блока 1 устройств гальванической развязки.
Устройство 12 дискретного ввода-вывода (порт ввода-вывода) является программируемым. Устройство 12 дискретного ввода-вывода программируется таким образом, чтобы данные, поступающие на его первый и второй входы передавались без изменений на соответственно первый и второй выходы. При этом данные также доступны для чтения вычислительным блоком 7 по системной интерфейсной магистрали 11. Данные, поступающие на третий вход устройства 12 дискретного ввода-вывода запоминаются в нем и также доступны для чтения вычислительным блоком 7 по системной интерфейсной магистрали 11.
Устройство сопряжения работает следующим образом.
После включения питания начинается выполнение микроконтроллером 3 программы, находящейся в его долговременном запоминающем устройстве 9. Эта программа осуществляет самотестирование микроконтроллера 3, всех его устройств и тестирование последовательного интерфейса (осуществляет проверку связи с устройством, подключенным к входу-выходу 17 последовательного интерфейса устройства сопряжения). Далее осуществляется программирование устройства 12 дискретного ввода-вывода (входов-выходов микроконтроллера), а также программирование счетчика-таймера 5 на режим счета импульсов.
Импульсы данных со входа 13 данных через блок 1 устройств гальванической развязки поступают на первый вход элемента 2 И. В случае, если при этом на вход 14 сигнала строба и на вход 15 разрешения работы поданы сигналы логической единицы, то импульсы данных через элемент 2 И поступают на первый вход микроконтроллера, и следовательно, на счетный (Сч) вход счетчика-таймера 5. Если при этом, вычислительный блок 7 выдает в счетчик-таймер 5 команды, разрешающие счет импульсов, то счетчик-таймер 5 осуществляет подсчет поступающих импульсов. Выдача команд разрешения и запрещения счета вычислительным блоком 7 осуществляется на основании данных, прочитанных из устройства 12 дискретного ввода-вывода, то есть на основании сигнала разрешения работы, поступающего на третий вход микроконтроллера 3.
Когда сигнал строба переходит в нулевое состояние, импульсы прекращают поступать через элемент 2 И на вход счетчика-таймера 5. При поступлении очередного тактового импульса на вход 16 тактового сигнала, этот тактовый импульс поступает на вход сигнала строба (Ст) регистра 6. При этом данные с выхода счетчика-таймера 5 записываются в регистр 6. Эти данные под управлением вычислительного блока 7 из регистра 6 переписываются в оперативное запоминающее устройство 8, а также
производится обнуление счетчика-таймера 5. При поступлении запроса по последовательному интерфейсу данные из оперативного запоминающего устройства 8 выдаются через адаптер 10 последовательного интерфейса во внешние устройства.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает возможность обмена данными с устройствами-источниками данных по цифровому интерфейсу (ввода дискретных данных, поступающих в виде последовательностей импульсов) и передачу этих данных по стандартному последовательному интерфейсу в вычислительные устройства и системы с возможностью самотестирования устройства сопряжения.
Представленные чертежи и описание предлагаемой полезной модели позволяют, используя существующую элементную базу, изготовить ее промышленным способом и использовать в вычислительных устройствах и системах, что характеризует предлагаемую полезную модель как промышленно применимую.