Результат интеллектуальной деятельности: Устройство выравнивания входной информации

Изобретение относится к цифровой технике в области обмена информацией и может быть использовано в космической, авиационной, кораблестроительной и др. отраслях в качестве устройства для улучшения параметров входных информационных сигналов магистрального последовательного интерфейса по коду «Манчестер-2» в соответствии с ГОСТ Р 52070-2003.

Аналогов изобретения не выявлено. Изобретение используется как дополнительный элемент к схеме декодера кода «Манчестер-2», который приведен в книге С.Т. Хвоща, В.В. Дорошенко, В.В. Горовой «Организация последовательных мультиплексных каналов», Ленинград, «Машиностроение» Ленинградское отделение, 1989 г., (стр. 214) и решает следующие задачи:

1. Формирует сигналы кода «Манчестер-2» в соответствии с требованиями ГОСТ Р 52070-2003 (п. 4.3.3.3), согласно которому устройство должно быть способно принять максимальную посылку с погрешностью ее длительности в 0,1%. Максимальная посылка включает 32 слова данных + 1 командное слово, что равно 33 слова. Длительность одного слова равна 20 мкс. Таким образом, длительность максимальной посылки равна 33×20 и равна 660 мкс, соответственно устройство, отвечающее ГОСТ Р 52070-2003, должно быть способно принять максимальную посылку информации в диапазоне длительностей от 659340 до 660660 нс. Аналогичные требования ГОСТ Р 52070-2003 относятся и к одному слову - уход длительности одного слова не должен превышать 20 нс (20 мкс*0,1%=20 нс).

2. Выравнивает нарушения диаграммы кода «Манчестер-2» после прохождения приемо-передающих устройств (ППУ) - появление пауз в диаграмме (τ - низкий уровень на информационных сигналах ИНФ0 и ИНФ1 внутри информационной посылки), см. рисунок 1.

Задача изобретения - разработать устройство выравнивания входной информации (УВВИ) для схемы декодера кода «Манчестер-2», которое, принимая искаженный сигнал из ППУ, будет формировать диаграмму входных сигналов, максимально приближенную к эталонной по коду «Манчестер-2» в соответствии с ГОСТ Р 52070-2003.

На рисунке 2 показана схема включения УВВИ в устройство с интерфейсом ГОСТ Р 52070-2003.

На рисунке 3 представлена структурная схема изобретения, включающая в себя следующие элементы:

1 - формирователь частоты выдачи (ФЧВ);

2 - формирователь частоты приема (ФЧП);

3 - счетчик слова;

4 - буфер обмена;

5 - формирователь синхроимпульса (ФС);

6 - формирователь выходных каскадов (ФВК);

7 - счетчик сброса;

8 - первый элемент «ИЛИ»;

9 - второй элемент «ИЛИ».

Элементы изобретения имеют следующие связи.

Схема имеет два входных информационных сигнала ИНФ0 и ИНФ1, сигнал частоты 16 МГц (Ч16) и сигнал СБРОС, а выходом схемы являются два информационных сигнала ИНФ0Р и ИНФ1Р. Сигналы ИНФ0 и ИНФ1 поступают на ФЧВ (1), ФЧП (2), буфер обмена (4) и счетчик сброса (7), сигнал ИНФ1 также поступает на ФС (5). Сигнал Ч16 поступает на блоки ФЧВ (1), ФЧП (2) и счетчик сброса (7). Блок ФЧВ (1) связан сигналом частота выдачи с буфером обмена (4) и ФВК (6). Блок ФЧП (2) связан сигналом частота приема с счетчиком слова (3) и буфером обмена (4). Счетчик слова (3) связан сигналом сброс слова со вторым элементом «ИЛИ» (9), который связан сигналом сброс 2 с счетчиком слова (3) и ФЧП (2). В первый элемент «ИЛИ» (8) поступает сигнал СБРОС и генерируемый счетчиком сброса (7) главный сброс. Первый элемент «ИЛИ» (8) связан сигналом сброс 1 с ФЧВ (1), буфером обмена (4), ФС (5), счетчиком сброса (7) и вторым элементом «ИЛИ» (9). Буфер обмена (4) связан информационными сигналами ИНФ1В и ИНФ0В с ФВК (6), при этом сигнал ИНФ0В дополнительно поступает на ФС (5), который связан сигналом синхроимпульс с ФВК (6).

Принцип работы УВВИ

Перед началом работы на схему поступает входной сигнал СБРОС, который, поступая на первый элемент «ИЛИ» (8), активирует сигнал сброс 1, который сбрасывает все триггеры в ФЧВ (1), буфере обмена (4), ФС (5), счетчике сброса (7), а также, поступая на второй элемент «ИЛИ» (9), активирует сигнал сброс 2, который сбрасывает ФЧП (2) и счетчик слова (3). После сброса начинается цикл приема слова, в процессе которого устройство работает следующим образом:

Схема находится в ожидании, пока на вход ИНФ1 не поступит сигнал высокого уровня, после чего по отрицательному фронту положительной полуволны синхроимпульса ИНФ1, ФЧВ (1) и ФЧП (2) начинают делить входную частоту 16 МГц (поступающую по сигналу Ч16) до частоты 2 МГц, формируя сигналы частоты приема и частоты выдачи соответственно, при этом блок ФЧП (2) записывает принятую информацию в буфер обмена (4) на частоте приема. Частота приема будет задержана относительно отрицательного фронта синхроимпульса на время, равное 250…312,5 нс, разница в 62,5 нс обусловлена асинхронным поступлением входной информации на сигнал ИНФ1 относительно входной частоты 16 МГц. Частота выдачи задержана относительно частоты приема на 750 нс, это время гарантирует прием максимальной посылки с длительностью ± 660 нс.

Частота приема поступает на счетчик слова (3), который начинает отсчитывать время на прием одного слова - 20 мкс. После отсчета 20 мкс счетчик слова вырабатывает сигнал сброс слова и передает его на второй элемент «ИЛИ» (9), активируя сигнал сброс 2, который сбрасывает ФЧП (2) и счетчик слова (3), в результате чего частота приема прекращает формироваться. Информация ИНФ0 и ИНФ1 передается в буфер обмена (4) по сигналу частота приема. По сигналу частоты выдачи, который вырабатывает блок ФЧВ (1), информация выдается с буфера обмена (4) в ФВК (6). ФС (5) по положительному фронту положительной полуволны синхроимпульса ИНФ1 формирует сигнал «синхроимпульса» - положительную полуволну синхроимпульса для выходного каскада. Сигнал синхроимпульса поступает на ФВК (6) и снимается при появлении информации на сигнале ИНФ0В. В блоке ФВК (6) происходит сложение сигналов синхроимпульса и ИНФ1В. Полученные сигналы переписываются по частоте выдачи и выдаются на выходы УВВИ - сигналы ИНФ0Р и ИНФ1Р. На этом цикл приема одного слова заканчивается.

Если за первым словом приходит второе, то по отрицательному фронту положительной полуволны синхроимпульса ИНФ0 начинает формироваться новая частота приема и описанный цикл приема слова повторяются.

Счетчик сброса (7) по положительному фронту положительной полуволны синхроимпульса ИНФ1 устанавливается в режим счета. Счет начинается при наличии низкого уровня на входных сигналах ИНФ0 и ИНФ1 (отсутствие информации) и обнуляется каждый раз при появлении высокого уровня на ИНФ0 или ИНФ1. При отсутствии информации на ИНФ0 и ИНФ1 более чем 1,75 мкс счетчик сброса (7) вырабатывает сигнал главный сброс, который аналогично сигналу СБРОС сбрасывает ФЧВ (1), ФЧП (2), счетчик слова (3), буфер обмена (4), ФС (5) и счетчик сброса (7). Таким образом, сигнал главный сброс применяется как для контрольного сброса схемы по окончании посылки, так и для сброса в случае ложного срабатывания схемы (помеха или недостоверная посылка). После сигнала главный сброс схема встает в ожидание следующей информации.

Первый и второй элементы «ИЛИ» (8, 9) используются для совмещения сигналов сброса (СБРОС, главный сброс и сброс слова).

В результате описанных действий, на выход схемы поступают информационные сигналы ИНФ0Р и ИНФ1Р, которые передают информацию в декодер с задержкой ≤1,2 мкс относительно ее поступления на информационные входы ИНФ0 и ИНФ1, но без искажений, возникающих в ППУ и максимально приближенную к эталонной по коду «Манчестер-2» в соответствии с ГОСТ Р 52070-2003.

Согласно ГОСТ Р 52070-2003 устройство должно принимать информацию с погрешностью 0,1%. Т.к. частота приема в УВВИ подстраивается на каждом слове, то накопление рассинхронизации частоты приема с входной информацией обусловлено только длительностью одного слова. Максимальный уход длительности 1-го слова в 20 мкс, согласно ГОСТ Р 52070-2003, равен ±20 нс, УВВИ обеспечивает прием такого слова с учетом τ после ППУ до 230 нс.

Схема УВВИ была протестирована в испытательной аппаратуре с помощью ПЛИС, на фигуре 4 представлена полученная при этом диаграмма работы УВВИ на примере одного слова. Также проведенные испытания выявили следующие достоинства подобной схемы:

1. Выходные сигналы получаются с идеальной диаграммой и в точности подстроены под тактовую частоту устройства.

2. УВВИ обеспечивает выравнивание искаженной информации при длительности τ посла ППУ (низкий уровень сигналов одновременно на входах ИНФ0 и ИНФ1 внутри информационной посылки) до 230 нс с учетом погрешности длительности посылки.

3. Имеется возможность применения как встроенный блок в большую интегральную схему или PLIS, а также как самостоятельную схему, при этом может применяться с устройствами, работающими в режиме контроллера, оконечного устройства или монитора шины.

4. Ложное срабатывание (помехи, недостоверная посылка) не влияет на корректную работу схемы.

Техническим результатом является устройство выравнивания входной информации для схемы декодера кода «Манчестер-2», которое, принимая искаженный сигнал из ППУ, формирует диаграмму входных сигналов, максимально приближенную к эталонной по коду «Манчестер-2» в соответствии с ГОСТ Р 52070-2003.

Таким образом, изобретение представляет собой устройство выравнивания входной информации, в котором формирователь частоты выдачи (1), формирователь частоты приема (2) и счетчик сброса (7) принимают два входных информационных сигнала и сигнал частоты, при этом входные информационные сигналы поступают в буфер обмена (4), а один из них дополнительно поступает на формирователь синхроимпульса (5), формирователь частоты выдачи (1) и формирователь частоты приема (2) связаны сигналами частоты с буфером обмена, при этом частота выдачи дополнительно связана с формирователем выходных каскадов (6), а частота приема с счетчиком слова (3), который связан сигналом сброса с вторым элементом «ИЛИ» (9), который связан сигналом сброса с формирователем частоты приема (2) и счетчиком слова (3), первый элемент «ИЛИ» (8) принимает входной сигнал сброс и связан сигналом сброса с формирователем частоты выдачи (1), буфером обмена (4), формирователем синхроимпульса (5), вторым элементом «ИЛИ» (9) и счетчиком сброса (7), который связан сигналом сброса с первым элементом «ИЛИ» (8), буфер обмена (4) связан двумя информационными сигналами с формирователем выходных каскадов (6), при этом один из информационных сигналов дополнительно поступает на формирователь синхроимпульса (5), который связан сигналом синхроимпульса с формирователем выходных сигналов (6), который является информационным выходом.