Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода)

Предназначение.Функциональная плата аналого-цифрового ввода-вывода предназначается для организации на базе компьютера IBM PC спец автоматической измерительной системы, или типовой виртуальной измерительной системы, позволяющей:

· создавать измерение напряжений неизменного тока;

· вводить эталоны сигналов с следующим хранением в буферном ОЗУ с целью предстоящего измерения их амплитудных и временных черт, также для следующей Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) цифровой обработки;

· генерировать гармонические колебания с данной частотой (один канал);

· устанавливать напряжения неизменного тока (два канала);

· создавать ввод либо вывод цифровых сигналов с ТТЛ-уровнями, что может быть применено также для связи с другими устройствами, работающими в составе АИС;

· создавать измерение частоты в любом из каналов цифрового Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) либо аналогового ввода.

Область внедрения. Универсальные платы ввода-вывода (АЦП/ЦАП), работающие на шинах PCI-Express, PCI и ISA употребляются для автоматизации измерений, для сотворения автоматических систем управления технологическими процессами (АСУТП). Могут применяться для цифровой обработки сигналов, промышленной автоматизации, управляемого опыта, оцифровки аналоговой инфы, в составе промышленных контроллеров, для автоматизация сбора Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) и обработки аналоговой и цифровой инфы.

Структурная схема. Компьютерные системы различного предназначения - управляющие технологическими процессами, информационно-измерительные, сбора данных, диагностические - подключаются к объектам автоматизации при помощи устройств связи с объектами (УСО). В состав УСО входят датчики, исполнительные устройства, нормирующие преобразователи и преобразователи формы инфы, устройства коммутации сигналов и управления Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) нагрузками, также интерфейсные схемы для сопряжения с шинами компьютера.

Датчики конвертируют с данной точностью физические величины либо характеристики объектов (к примеру, температуру, давление, ускорение, скорость, перемещение и др.) в электронные сигналы напряжения либо тока, которые могут быть аналоговыми, дискретными, импульсными. Дальше нормирующими преобразователями эти сигналы усиливаются (приводятся к стандартным Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) спектрам), фильтруются, гальванически изолируются, линеаризуются. Устройства коммутации делают мультиплексирование входных сигналов. Преобразователи формы инфы производят аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразование сигналов, преобразование частоты в цифровой код и назад и т.п. При помощи интерфейсных схем делается ввод либо вывод цифровых сигналов по принятым протоколам через ту либо Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) иную шины компьютера. Устройства управления нагрузками - реле, транзисторные усилители и ключи - сформировывают выходные сигналы данной мощности для исполнительных устройств, управляющих объектами и процессами.

Датчики (первичные преобразователи) и исполнительные устройства находятся конкретно на объекте. Нормирующие преобразователи и преобразователи формы инфы, устройства коммутации сигналов и управления нагрузками, также интерфейсные схемы интегрируются на особых Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) электрических модулях (платах), которые именуются устройствами ввода-вывода сигналов (УВВС). Часто с целью обеспечения гибкости и способности работы УВВС с разными датчиками и исполнительными устройствами нормирующие преобразователи и устройства управления нагрузками реализуют в виде отдельных самостоятельных модулей (модулей нормализации и управления нагрузками), конструктивно вынесенных за границы УВВС. Это Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) позволяет, изменяя номенклатуру модулей нормализации и управления нагрузками, использовать одно и тоже УВВС для решения различных задач управления и контроля.

Таким макаром, с многофункциональной точки зрения в УСО можно выделить три составляющие:

1. датчики и исполнительные устройства (Д и ИУ);

2. модули нормализации и управления нагрузками (Н и УН);

3. устройства Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) ввода-вывода сигналов (УВВС).

УВВС является системообразующей компонентой УСО, обеспечивающей

информационное взаимодействие датчиков, исполнительных устройств и компьютера. Структурная схема и метод работы УВВС определяют структуру и метод работы УСО. Зависимо от топологии структурной схемы все УВВС (и соответственно все УСО) делятся на две группы - централизованные УВВС и распределенные УВВС.

Централизованные УВВС употребляются Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) для сотворения легких автономных компьютерных систем управления маленькими объектами, потому такие УВВС время от времени именуют локальными. Структурная схема централизованных УСО и УВВС изображена на рис.1.1. В таких устройствах каждый датчик либо исполнительное устройство подключаются к УВВС компьютерной системы при помощи персональной полосы связи, т.е. по круговой Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) структурной схеме. Беря во внимание высочайшие цены медных линий связи и работ по их прокладке, применение централизованных УВВС для сопряжения с протяженными и сложными объектами экономически нецелесообразно. Централизованные УВВС, обычно, подключаются при помощи шинной интерфейсной схемы к системной шине расширения (или к одной из наружных шин) компьютера, потому эти УВВС Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) располагают в корпусе компьютера либо рядом с ним. Обычно управление работой УВВС этой группы делается компом, потому наличие собственных микропроцессоров у этих УВВС не является неотклонимым, хотя современные УВВС часто содержат интегрированные цифровые микропроцессоры сигналов (ЦПС) либо программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС).

Распределенные УВВС употребляются для сотворения компьютерных Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) систем управления сложными и протяженными (сотки – тыщи метров) в пространстве объектами. К примеру, на жд транспорте это системы управления сортировочными горками, диспетчерские центры управления движением проездов,

энергоснабжением и т.п. Распределенное УВВС, структурная схема которого изображена на рис.1.2., реализуется на базе локальных УВВС, объединяемых особыми промышленными коммуникационными сетями – полевыми Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) шинами (Fieldbus). Сети Fieldbus являются разновидностью коммуникационных сетей общего предназначения, созданной для работы в промышленных критериях. Их различительными особенностями являются высочайшая помехоустойчивость, предсказуемость времени доставки инфы, низкая цена и возможность самовосстановления в случае нештатных ситуаций. Примерами

промышленных сетей являются сети Modbus, Profibus, Industrial Ethernet, Interbus, DeviceNet, CANopen, Foundation Fieldbus Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода), LONWorks, ASI.

Главные свойства. Набор черт можно поделить на последующие группы, любая из которых обрисовывает те либо другие средства УВВС: системные, аппаратные, программные, конструктивные.

Свойства системного обеспечения определяют:

• тип УВВС – централизованное либо распределенное;

• вид шины компьютера (для централизованных УВВС), к которой подключается устройство;

• вид промышленной сети (для распределенных УВВС), к которой Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) подключается устройство;

• состав особых системных средств для счета реального времени, парирования сбоев, для жаркой подмены и т.д;

• возможность работы в режимах прямого доступа к памяти (DMA) либо прямого управления шиной (Bus mastering).

Свойства аппаратного обеспечения определяют:

• тип входных и выходных сигналов (аналоговые, дискретные, частотные и др.) и их Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) характеристики (величина амплитуды, мощность, частотный спектр и т.д.);

• количество входных и выходных каналов;

• тип аналоговых входов (дифференциальный либо с общим проводом);

• точность АЦП и ЦАП, определяемая числом разрядов преобразователей и их нелинейностью;

• время АЦ и ЦА преобразования, апертурное время и наибольшая частота подборки АЦП;

• схема пуска АЦП (наружным Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) сигналом, внутренним программно управляемым таймером и др.);

• наибольшие скорости ввод–вывода сигналов;

• наличие и емкость внутреннего буфера памяти.

Свойства программного обеспечения определяют:

• тип операционной системы;

• наличие готовых драйверов для УВВС;

• наличие библиотеки готовых функций в поставляемом ПО для проектирования собственных драйверов;

• наличие специальной графической среды для разработки ПО для Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) УВВС.

Общие и конструктивные свойства определяют:

• требования к электропитанию;

• тип конструкции и размеры;

• условия эксплуатации: спектр рабочих температур, относительная влажность воздуха, предельные вибрационные и ударные нагрузки;

• степень защиты IP;

Механизм работы. Для интеграции УВВС в компьютерные системы употребляются разные компьютерные шины (интерфейсы). Метод подключения УВВС определяется Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) выбором того либо другого типа шины, который задает протокол обмена, аппаратный интерфейс и конструктивные характеристики устройств. Система компьютерных шин приведена на структурной схеме на рис.2.1. Из бессчетных шин, приведенных на этой схеме, для подключения УВВС обычно используют системные шины расширения и шины наружных устройств перифирии.

Системные шины расширения созданы для подключения к Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) системной плате компьютера адаптеров (контроллеров) разных устройств, расширяющих способности базисной модели компьютера. Системные шины расширения и их слоты (разъемы) располагаются на системной плате компьютера, потому дополнительные адаптеры (контроллеры) инсталлируются снутри корпуса компьютера, вовне выводятся только их наружные разъемы. Более всераспространенными системными шинами расширения являются шины ISA и PCI Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода).

Шина ISA (Industry Standard Architecture) была специально разработана для индивидуальных компов типа IBM PC и применяется с первых моделей таких компов. Это параллельная шина с раздельными линиями адреса и данных. Обмен осуществляется 8- либо 16-разрядными данными. Наибольший объем адресуемой памяти – 16 Мбайт (24 адресные полосы). Наибольшее адресное место для устройств ввода-вывода Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) 64 Кбайт (16 адресных линий), хотя все фактически выпускаемые адаптеры (платы) расширения употребляют только 10 адресных линий (1 Кбайт). В распоряжение абонентов шины выделено 11 линий запросов на прерывания и 6 каналов прямого доступа к памяти. Допускается захват и управление шиной другими активными (не считая микропроцессора) устройствами – Bus-Masters. Шина имеет низкое быстродействие – ее Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) тактовая частота всего 8 МГц, т.е. теоретическая скорость обмена не превосходит 16 Мбайт/сек. Конструктивно разъем ISA выполнен в виде 2-ух щелевых разъемов с 62 и 36 контактами. В 8-разрядной версии ISA употребляется только 62 – контактный разъем, а в 16-разрядной версии – оба разъема. В текущее время область внедрения шины ISA в офисных Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) компьютерах повсевременно сужается вследствие вытеснения ее более современной шиной PCI. Зато в промышленных компьютерах и контроллерах эта доступная и надежная шина употребляется как и раньше обширно.

На базе шины ISA разработана более совершенная шина EISA (Extended ISA). Конструктивное выполнение EISA обеспечивает сопоставимость с ней и обыденных ISA–адаптеров. Шина Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) EISA имеет 32 полосы для передачи данных, 32 адресных полосы, что позволяет адресовать до 4 Гбайт памяти. Тактовая частота шины как и раньше равна 8 МГц, но благодаря специально предусмотренному пакетному режиму передачи предельная скорость обмена добивается 33 Мбайт/сек. Для арбитража выделены особенные полосы, личные для каждого разъема, число которых может достигать 8.

Шина PCI (Peripheral Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) Component Interconnect) является более всераспространенной и пользующейся популярностью системной шиной расширения в современных компьютерах различного предназначения. Это синхронная мультиплексированная шина, обеспечивающая передачу 32-разрядных кодов адресов и данных с тактовой частотой 33 МГц. Таким макаром, скорость обмена для типовых версий шины (к примеру, версии 2.1.) добивается 132 Мбайт/сек. Новые версии шины PCI допускают Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) тактовую частоту 66 МГц, а формат данных – 64 бит, что позволяет получать скорости обмена 264 и 528 Мбайт/сек. Высочайшие скорости обмена шины достигаются также благодаря введенному пакетному режиму передачи. Каждый пакет начинается циклом адреса, за которым следует один либо несколько циклов данных. Исключение передачи цикла адреса для каждого цикла Устройства, устанавливаемые на IBM/PC совместимые компьютеры (многофункциональные платы ввода-вывода) данных в пакетном режиме позволяет уменьшить время передачи и, как следует, прирастить скорость обмена. На одной шине PCI может быть установлено менее 4 слотов: 124-контактных для 32-разрядных данных либо 188-контактных для 64- разрядных данных. Для роста числа слотов шины PCI либо подключения ее к другим шинам используются мосты шины PCI (PCI Bridge).


ustrojstva-radio-i-svyazi.html
ustrojstva-sistemi-i-snabzhenie-krejsersko-gonochnih-yaht.html
ustrojstva-ustanavlivaemie-na-ibmpc-sovmestimie-kompyuteri-mnogofunkcionalnie-plati-vvoda-vivoda.html