СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ МЕТОК ВРЕМЕНИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD FOR GENERATION OF TIME MARKERS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к вычислительной и импульсной технике и может быть использовано в системах, использующих программно - временные устройства.
Известен способ формирования меток времени, реализованный в [1], основанный на формировании последовательности импульсов, суммировании импульсов и преобразовании полученной суммы в заданные временные метки.
Недостаток этого способа состоит в том, что при его реализации устройство отличается громоздкостью и нетехнологичностью, так, например, при изменении последовательности меток времени необходимо практически полностью перепроектировать устройство.
Известно устройство формирования меток времени [1], содержащее формирователь импульсов, счетчик импульсов и дешифратор.
Недостаток известного устройства состоит в громоздкости и нетехнологичности. Так, например, при изменении последовательности меток времени необходимо практически полностью перепроектировать устройство.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу формирования меток времени является способ, реализованный в [2], включающий формирование n (n=1, 2, 3, …) последовательностей импульсов, суммирование импульсов каждой последовательности и формирование временных меток путем преобразования комбинации полученной суммы в заданные временные метки.
Недостаток этого способа состоит в том, что при его реализации преобразованию подлежит образованная сумма импульсов, числовое значение которой может быть достаточно велико, что требует большого количества элементов, участвующих в преобразовании, что усложняет устройство.
Известно устройство формирования меток времени [2], содержащее формирователь временных интервалов, первый и второй счетчики, цифровой компаратор, программируемое запоминающее устройство и дешифратор.
Недостаток известного устройства состоит в том, что в преобразовании формируемого числа во временные метки участвует большое количество разрядов программируемого запоминающего устройства, первого счетчика и цифрового компаратора, что значительно усложняет устройство.
Задача изобретения - упрощение реализации за счет снижения объема преобразуемой информации.
i
i
(i+1)
j
j
j1
1
j2
2
ji
i
jn
n
ji
ji
j
j1
1
j2
2
jn
n
j
ji
Эта задача достигается тем, что способ формирования меток времени, включающий формирование n (n=1, 2, 3, …) последовательностей импульсов с периодом τ (i=1, 2, …n), причем отношение τ/τ=к, где к - целое число, формирование каждой последующей временной метки M (j=1, 2, … m, m - число временных меток) по истечении интервала времени T=pτ+pτ+ … +p τ+…+p τ, где p - целое число, отличается тем, что последовательно суммируют число p импульсов тех последовательностей, которые определяют интервал времени T, причем вначале суммируют p импульсов с максимальным периодом следования τ, затем p импульсов с меньшим периодом следования τ и так до суммирования p импульсов с наименьшим периодом следования τ, из каждой полученной суммы образуют цифровой сигнал, при этом каждую последующую метку времени M формируют в моменты времени, когда цифровой сигнал равен сумме значений цифрового сигнала, соответствующего предыдущей метке времени, и чисел p, определяющих текущий интервал времени.
Устройство формирования меток времени, содержащее формирователь временных интервалов, первый и второй счетчики, цифровой компаратор, программируемое запоминающее устройство и первый дешифратор, выход которого соединен с выходной шиной устройства, а выходная шина второго счетчика соединена с шиной управления первого дешифратора и с шиной адреса программируемого запоминающего устройства, выходная шина которого соединена с шиной А компаратора, шина В которого соединена с выходной шиной первого счетчика, а выход А=В компаратора подключен к счетному входу второго счетчика, дополнительно содержит второй дешифратор и мультиплексор, сигнальные входы которого соединены с соответствующими выходами формирователя временных интервалов, выход мультиплексора подключен к счетному входу первого счетчика, шина управления мультиплексора соединена с выходной шиной второго дешифратора, шина управления которого соединена с выходной шиной второго счетчика.
На чертеже приведена блок-схема устройства формирования меток времени, реализующего предлагаемый способ. На этой схеме 1 - формирователь временных интервалов, 2 - мультиплексор, 3 - первый счетчик, 4 - цифровой компаратор, 5 - программируемое запоминающее устройство (ПЗУ), 6 - второй счетчик, 7 - первый дешифратор, 8 - второй дешифратор, 9 - выходная шина устройства.
В устройстве формирования меток времени выходы формирователя временных интервалов 1 соединены с соответствующими входами мультиплексора 2, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика 3, выходная шина которого подключена к шине В цифрового компаратора 4, шина А которого соединена с выходной шиной программируемого запоминающего устройства 5, шина адреса которого соединена с выходной шиной второго счетчика 6 и шинами управления первого 7 и второго 8 дешифраторов. Выходная шина первого дешифратора 7 соединена с выходной шиной устройства 9, выходная шина второго дешифратора 8 соединена с шиной управления мультиплексора 2.
i
1
2
3
1
2
3
i
(i+1)
j
j
Устройство формирования меток времени работает следующим образом. Пусть формирователь временных интервалов 1 формирует последовательности импульсов τ (i=1, 2, 3) с интервалами τ, τ и τ (n=3). Будем предполагать, что τ=1 ч, τ=1 мин, τ=1 с (τ/τ=к=60). Пусть требуется формировать m=5 меток времени M, при этом временные интервалы T (j=1, 2,…5) между соседними метками соответственно равны:
ji
11
21
31
41
51
12
22
32
42
52
13
23
33
43
53
где коэффициенты р - целые числа. Пусть для простоты р=p=p=p=p=2, р=p=p=p=p=8, p=p=р=p=p=12.
10
20
10
20
10
20
1x
2x
ji
j
j
j1
1
j2
2
jn
n
ji
j
ji
Сформируем исходное состояние первого 3 и второго 6 счетчиков соответственно в виде R и R, где R и R - число, записываемое в счетчики в начальный момент времени. Пусть R=R=0. В дальнейшем число в первом счетчике 3 будем обозначать R (цифровой сигнал, обозначим С), а число во втором счетчике 6 будем обозначать R. Первый счетчик 3 осуществляет преобразование сосчитанного числа импульсов в цифровой сигнал С. Цифровой сигнал С будем формировать путем последовательного суммирования p импульсов тех последовательностей, которые определяют время T, причем в интервале времени T последовательно будем суммировать вначале p импульсов с максимальным периодом следования τ, затем p импульсов с меньшим периодом следования τ и в конце p импульсов с наименьшим периодом следования τ. При формировании последующей метки времени к образованному цифровому сигналу С, соответствующему предыдущей метке, будем аналогично прибавлять числа импульсов p, которые определяют текущий интервал времени. Иначе говоря, каждую последующую метку времени M будем формировать в моменты времени, когда цифровой сигнал равен сумме значений цифрового сигнала, соответствующего предыдущей метке времени, и чисел p, определяющих текущий интервал времени, т.е.
2x
2x
11
k
1
1x
11
2x
2x
11
12
k
2
1x
11
12
2x
Пусть при R=0 программируемое запоминающее устройство (ПЗУ) 5 подключает к своему выходу ячейку с адресом R=0, содержимое которой А=р=2, а второй дешифратор 8 формирует на своем выходе D такой код, который устанавливает мультиплексор 2 в состояние, при котором на его выход N подключается последовательность импульсов τ. В этом случае при R=p=2 на шине В цифрового компаратора 4 формируется сигнал В=2, а на выходе А=В цифрового компаратора 4 вырабатывается сигнал S=1 и во втором счетчике 6 устанавливается число R=1. Пусть при R=1 ПЗУ подключает к выходу ячейку с адресом 1, содержимое которой А=р+р=2+8=10, а второй дешифратор 8 формирует на своем выходе D такой код, который устанавливает мультиплексор 2 в состояние, при котором на его выход N подключается последовательность импульсов τ. В этом случае при R=р+p=10 на шине В цифрового компаратора 4 формируется сигнал В=10, а на выходе А=В цифрового компаратора 4 вырабатывается сигнал S=1 и во втором счетчике 6 устанавливается число R=2.
2x
11
12
13
k
3
1x
11
12
13
2x
1
11
12
13
1
11
12
13
21
k
1
2
3
4
5
2
1
21
22
23
2
3
2
31
32
33
3
Пусть при R=2 ПЗУ подключает к выходу ячейку с адресом 2, содержимое которой А=р+p+P=2+8+12=22, а второй дешифратор 8 формирует на своем выходе D такой код, который устанавливает мультиплексор 2 в состояние, при котором на его выход N подключается последовательность импульсов τ. В этом случае при R=С=р+p+p=22 на шине В цифрового компаратора 4 формируется сигнал В=22, а на выходе А=В цифрового компаратора 4 вырабатывается сигнал S=1 и во втором счетчике 6 устанавливается число R=3. Так как цифровой сигнал С=C=р+p+p, то в этом случае согласно (6) на выходе первого дешифратора 7 формируется метка времени M. Далее ПЗУ подключает к выходу ячейку с адресом 3, содержимое которой А=р+p+p+р=22+2=24, а второй дешифратор 8 формирует на своем выходе D такой код, который устанавливает мультиплексор 2 в состояние, при котором на его выход N подключается последовательность импульсов τ. Далее процесс формирования меток времени М, М, M и M аналогичен описанному выше процессу. При С=С=C+р+р+p, согласно (6), формируется метка времени М. При С=С=С+p+p+p, согласно (6), формируется метка времени М и так далее.
ji
1
2
3
ji
2x
2x
2x
Закон переключения мультиплексора 2 при известных заранее коэффициентах p весьма прост. Если, например, n=3, то шина управления D мультиплексором 2 должна содержать 2 разряда, при этом код 01 может соответствовать подключению на выход мультиплексора 2 импульсов τ, код 02 может соответствовать подключению на выход мультиплексора 2 импульсов τ, код 03 может соответствовать подключению на выход мультиплексора 2 импульсов τ. Если p≠0, то все числа R=3d (d=1, 2, ..) соответствуют коду 01, все числа R=3d+1 соответствуют коду 02, все числа R=3d+2 соответствуют коду 03.
j
ji
j
j
Таким образом, в процессе формирования меток времени M образуют цифровой сигнал С в виде суммы импульсов p тех последовательностей импульсов, которые определяют время T, и в соответствии с соотношением (6) формируют временные метки M.
м
м
1
2
3
4
5
Эффект от использования предлагаемого изобретения состоит в упрощении реализации за счет снижения объема преобразуемой информации. Покажем это. В известном решении [2] формирование временной метки происходит при совпадении текущего времени, фиксируемого в первом счетчике, со временем, устанавливаемым программируемым запоминающим устройством. Для рассмотренного случая максимальное время Т, которое подлежит сравнению с заданным, будет равно Т=T+Т+Т+Т+Т=38460 с. Для представления таких чисел требуется 16 двоичных разрядов, вследствие чего и ПЗУ, и цифровой компаратор, и первый счетчик должны быть 16-разрядными. В результате устройство получается сложным и громоздким.
В устройстве, реализующем предлагаемый способ формирования меток времени, преобразованию подлежит цифровой сигнал С, максимальное значение которого равно
Для рассматриваемого случая это число С=110. Для представления этого числа требуется 7 двоичных разрядов, вследствие чего и ПЗУ, и цифровой компаратор, и первый счетчик могут быть 7-разрядными, что значительно упрощает устройство.
Предлагаемая совокупность признаков в рассмотренных автором решениях не встречалась для решения поставленной задачи и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". В качестве элементов для реализации устройства могут быть использованы генераторы и счетчики импульсов, мультиплексоры, цифровые компараторы, дешифраторы, программируемые запоминающие устройства любых серий.
Литература
1. Л.М.Гольденберг, Ю.Т.Бутыльский, М.Н.Поляк. Цифровые устройства на интегральных схемах в технике связи. Москва, «Связь», 1979 г., стр.61, рис.2.28.
2. Э.Клингман. Проектирование специализированных микропроцессорных систем. Москва, Мир, 1985 г., стр.34, рис.1.22.