Описание дискретного автомата.

Способы описания дискретных автоматов.

- Таблицы переходов (d); - Таблицы выходов (l); - Описание графов переходов; - описание с помощью граф-схем алгоритмов.

Таблицы переходов (d);

По горизонтали откладываются значения алфавита конкретного автомата. По вертикали откладывается тактовый алфавит изменения входных сигналов (х1-х4). Эта таблица показывает изменение перехода внутреннее состояние дискретного автомата при каждом такте изменения входного сигнала. Пропуск («-», «Х») обозначает безразличное состояние.

Таблицы выходов (l);

Таблица показывает изменение выходного сигнала дискретного автомата за конкретный такт и при конкретном состоянии дискретного автомата, т.е. при такте х1 выходной сигнал Y1 может получиться при внутреннем состоянии а1.

Описание графов переходов;

Граф – графическое отображение переходов дискретного автомата из одного состояния в другое. Граф отображается с помощью совокупности вершин и ребер. Под вершиной понимается конкретное состояние автомата из списка его состояний.

Ребром – называется направление перехода дискретного автомата из одного состояния в другое. Ребро изображается дугой со стрелкой направления перехода. Ребро, исходящее из конкретной вершины в ту же самую вершину называется петлей. Вершина, из которой только исходят ребра называется началом графа (алгоритма). Вершина, в которую сходятся ребра, называется концом графа или концом алгоритма.

Описание с помощью граф-схем алгоритмов.

Граф схемы – структурное отображение программы с помощью стандартных блоков или операторов. Существуют:

- линейный оператор, который отображает некоторое действие (арифметическое логическое) ;

- оператор вывода ;

- условный оператор, где записывается некоторое условие ;

- начало и конец ;

15. Типовая, структурная схема МП СУ технологией горного производства.(рис. на экз.)

 

Обозначения на схеме:

1. Шина – пучок проводов определенного назначения.

ША(шина адреса) – для передачи адреса обращения МП к структурным блокам (15 проводов).

ШД(шина данных) – для двусторонней передачи цифровых сигналов (8,16,32,64 провода с параллельной передачей данных).

ШУ(шина управления) – для двусторонней передачи сигналов управления.

Все три шины объединяются в одну общую – системную шину выполненной по стандарту ISA.

2. МП – для обработки цифровых сигналов и формирования команд для управления структурными блоками системы.

3. ПЗУ – для хранения инф. которая мало меняется во времени (обычно ОС, константы, алгоритмы управления).

4. ОЗУ – для хранения инф. которая меняется во время управления.

 

Остальные структурные блоки подключаются через дешифратор внешних устройств(ДВУ).

5. ППИ(программируемый параллельный интерфейс) – связывает аналоговые или дискретные объекты управления с МП; используется ввода дискретных сигналов с датчика (ИП).

6. ПТ(программируемый таймер) – работает также независимо от МП и предназначен для управления объектами в ф-ции времени.

7. ППосл.И(программируемый последовательный интерфейс) – для передачи информации между двумя МП системами по 2-х проводной линии связи в режиме последовательного кода передачи данных. (сигналы передаются с определенной тактовой частотой).

16. Структура МП, как основы МП СУ.(рис. на экз.)

Обозначения на схеме:

УУС – устройство управления и синхронизации.

РК – регистр команд.

АЛУ – арифметически-логическое устройство.

РОН – регистры общего назначения.

БША, БШД – буфер ША, ШД.

 

Работа МП при обработке команд.

Программный счетчик автоматически устанавливается на 1 номер команды, далее этот номер автоматически переносится в регистр адреса и через БША выносится в ША. Этот адрес все блоки, но реагирует тот структурный блок которому он предназначен. Одновременно УУС выставляет на ШУ команду чтения по которой ПЗУ выставляет на ШД последовательно команду управления МП-ром.

Эта команда может быть до 3 байтов. В 1 байте содержится признак операции – этот байт по внутренней шине направляется в РК, где делится на отдельные машинные циклы, которые последовательно выполняются УУС(признаки операций могут содержать 4-10 машинных циклов). Последующие 2 байта содержат адресную часть команды. Эта часть через БШД, внутр. шину, мультиплексор направляются в программно недоступные регистры W,Z.

После завершения машинных циклов команды программный счетчик автоматически увеличивает свое содержание на 1.

 

Работа МП при обработке цифровых сигналов.

Обработка цифровых сигналов МП осуществляется АЛУ, которое воспринимает все возможные арифметические и логические действия с помощью сумматора.

Адрес 1 цифрового сигнала находится в W, а адрес 2 операнда в Z. При вызове первого операнда содержание регистра W переносится в регистр адреса, а затем через БША в соответствующее устройство. Одновременно одним из машинных циклов на ШУ выставляется команда чтения, по которой ячейка памяти выставляет на ШД цифровой сигнал, который через БШД и внутр. шину направляется в аккумулятор, в котором хранится это число до обработки в АЛУ.

Аналогично, по адресу хранящемуся в регистре Z в буфер направляется 2 цифровой сигнал, после чего по одной из команд после чего по одной из команд маш. цикла эти сигналы единовременно обрабатываются в АЛУ. Результат всегда направляется в аккумулятор и в регистр признака, в котором хранится не результат, а признак обработки сигналов.

 

Признак – знак, равенство 0, четность, нечетность(используются для команд ветвления).

Стек – часть ОЗУ, в которую последовательно записывается некая числовая информация. При этом при записи в очередную ячейку указатель стека увеличивается на 1. а при чтении уменьшается на 1.

 

17. Программируемый параллельный интерфейс. Назначение для САУ, структура, режим работы. (рис. на экз.)

ППИ предназначен для связи МП с аналоговыми внешними устройствами непрерывного или дискретного действия, которые могут быть датчиками или исполнительными устройствами.

Для связи с МП используют ШД Д₀-Д₇; связь с ШУ: чтение, запись, сброс; с ДВУ: А₀, А₁, выбор кристалла. Связь с внешними устройствами через 8 разрядные порты (А,В,С), к ним подключаются аналоговые устройства в/в через АЦП и ЦАП.

 

Структурно ППИ состоит из БШД, для хранения промежуточных результатов перед посылкой их в ШД или из ШД. Обращение к портам осуществляется через адресный вход.

0 0 порт А

0 1 порт В

0 1 порт С

1 1 РУ

 

Обозначения на схеме:

УУ – устройство управления (для формирования сигналов управления всеми структурными блоками).

РУ – регистр управления (для хранения программы в виде управляющего слова(8-разрядное) и формирование сигналов управления портами).

 

Принцип работы ППИ при выводе информации.

При выводе информации через конкретный порт, адрес которого устанавливается на входе А₀, А₁ и при подаче команды запись, цифровой сигнал из ШД через БШД и внутреннюю шину управления направляется в буфер соответствующего порта, после чего на выходах этого порта устанавливаются соответствующие двоичные символы 0 и1, которые сохраняются независимо от работы МП до тех пор, пока новая информация не будет записана в портах или не будет подана команда «сброс».

 

Работа ППИ при вводе информации.

На вход «чтение» подается команда от МП. По этой команде в буфер порта записывается состояние его входов, причем адрес порта устанавливается на А₀, А₁. В следующем такте состояние порта мгновенно переносится БШД через внутреннюю шину, после чего буфер порта обнуляется. Из БШД в следующем цикле информация переносится в БШД МП. ШД работает независимо от интерфейса.

18. Программируемый таймер. Назначение для САУ.(рис. на экз.)

Структурно ПТ состоит из набора счетчиков вычитающего типа, которые имеют сигнал счета и ход тактовых импульсов. При подаче импульса на ТИ счетчик уменьшает свое состояние на 1.

С МП таймер связан через БШД. Вход в/к (выбор кристалла) включает микросхему вообще.

Обращение к внутренним структурным блокам происходит через адресные входа.(аналогично ППИ).

 

Принцип работы ПТ.

По команде «чтение» в конкретный счетчик, адрес которого выставляется на входах А₀, А₁, записывается исходное число, которое поступает из ШД в конкретную ячейку счетчика.

19. Программируемый последовательный интерфейс. Назначение для САУ, структура, кадра формата передачи данных по линии связи. (рис. на экз.)

ППосл.И используется для связи двух МП, которые могут быть удалены на значительные расстояния друг от друга. Обмен информации по двух проводной линии связи в последовательном коде.

 

Обозначения на схеме:

А, В – последовательные регистры(для последовательной передачи цифровой информации).

С₁,С₂ – параллельные регистры.

д/у – признак передачи данных и команд управления соответственно.

Входные порты регистра словосостояния:

DSR – сигнал готовности порта.

DCD – признак появления сигнала.

DTR – признак заполнения порта.

CTS – порт пустой.

RTS – запрос на передачу данных.

Выход ППосл.И:

TxD – передача данных в линию связи.

RxD – прием данных из линии связи.

ТxRDV – готовность приема.

RxRDV – готовность передачи.

Синхросигналы:

TxE, TxC – передачи.

RxE, RxC – приема.

 

Новый способ передачи был использован в устройстве UART – универсальный асинхронный приемопередатчик. В нем скорость передачи не зависит от тактовых возможностей МП. UART требует 8 (как минимум 7) проводов для взаимной связи.

 

DCD – признак появления информационного сигнала(стартовый и стоповый биты).

DSR – сигнал готовности порта к приему информации.

DTR – сигнал готовности порта к передаче информации.

CTS – порт пустой.

RTS – запрос на передачу данных.

 

Подробнее смотри в интерфейсах передачи RS-232, RS-485 (вопрос 21).

20. Микроконтроллеры и принципы их объединения в распределенные сети для управления объектами.

Основа является - ЭВМ (обычно промышленной)

Вся сеть подключается с «СОМ» портом через интерфейс RS-232 (т.к другие компьютеры не понимают), а в самой сети используется специальный интерфейс для 2-х проводной распределительной сети RS-485. Связь происходит через преобразователь, причем связь 2-х сторонняя. В сети параллельно подключаются микроконтроллеры (это МПС управления, которая выполняет функции ввода\вывода информации (аналоговой и дискретной)). Эти микроконтроллеры называются МП-ыми модулями и имеют разновидности.

-многоканальные модули дискретного ввода \ вывода;

-модули 16-ти разрядного ввода дискретного сигнала;

-модули 16-ти разрядного вывода дискретного сигнала;

-модули счетчики-таймеры;

-модули релейного вывода сигнала (для включения аналоговых исполнительных устройств) -модемы и радиомодемы;

Длина линии связи до 1,2 км. Преобразователь является еще усилителем. Чем больше длина, тем менее быстродействие, для усилия сигнала ставится повторители, и после кот можно еще тянуть ЛС на 1,2 км. В распределительную сеть можно подключить до 32-х МК, У Vк МК при инсталляции должен быть свой адрес, который не должен совпадать с другими, так как информация в сеть подается одновременно для всех МК, как и все МК одновременно выдают информацию на компьютер. Совокупность правил по которым передается информация к МПС-ам подключенным в распределительную сеть называется Протоколом интерфейса.

Много разновидностей протоколов:

Рассмотрим структуру протоколов:RS – 232;RS – 485; «CAN»

RS – 232 служит для обмена информации только в компьютере ч\з последовательный «СОМ» порт. Реализуется ч\з 25-ти или 9-ти штырьковые разъемы. СОМ – порт это физический интерфейс, т.к. Vк канал имеет свое назначение: