Małgorzata Bochniak 13.12.1999.

Fizyka, III rok

Poniedziałek, godz. 15¹⁵ - 18¹⁵

Cyfrowy System Interfejsowy IEC 625-1

Ćwiczenie nr 35

1.Część teoretyczna.

Magistrala interfejsu IEC-625 składa się z 16 linii sygnałowych. Osiem z nich tworzy szynę danych (DIO1-8) i służy do przenoszenia wielobajtowych komunikatów interfejsowych lub urządzeniowych. Szyna danych jest dwukierunkowa. Bajty komunikatów są przesyłane szeregowo jeden po drugim z wykorzystaniem tzw. trójprzewodowego handshake'u (cyklu synchronizacji). Do sterowania transmisją bajtu służą linie: DAV(dane ważne), NRFD(nie gotowe do odbioru bajtu), NDAC(dane nie odebrane).Sygnalizowanie za pomocą linii NRFD i NDAC stany gotowości i odebrania bajtu dotyczą uzyskania tych stanów przez wszystkie aktywne urządzenia odbierające dołączone do magistrali. Pięć pozostałych linii służy do ogólnego sterowania interfejsem systemu pomiarowego. Rola tych linii jest następująca: IFC(zerowanie),REN(zezwolenie na programowanie zdalne), SRQ(żądanie obsługi), ATN(uwaga), EOI(koniec lub identyfikacja).

Organizacja przesyłania komunikatów. Podczas wymiany komunikatów urządzeniowych w systemie musi być wyznaczony ich nadajnik oraz jeden lub więcej odbiorników. Rolę danego urządzeni w systemie wyznacza urządzenie sterujące pracą systemu, a więc mające możliwość kontroli. Możliwości pracy urządzenia w trybie kontrolera, nadajnika lub odbiornika są podstawowymi własnościami urządzeń systemu interfejsowego. Każde z urządzeń może mieć wszystkie trzy możliwości pracy lub tylko niektóre z nich, ale w danej chwili tylko jedna z nich może być aktywna. Poprzez magistralę interfejsu są przesyłane komunikaty urządzeniowe oraz interfejsowe. Przed transmisją komunikatu urządzeniowego kontroler systemu musi wyznaczyć jego nadajnik oraz jego odbiorniki. Wyznaczenie nadajnika i odbiorników wiąże się z przesyłaniem komunikatów interfejsowych, których nadajnikiem jest zawsze kontroler systemu, a odbiornikami układy interfejsowe wszystkich urządzeń dołączonych do magistrali interfejsowej oba rodzaje komunikatów są przesyłane w różnych trybach pracy interfejsu; urządzeniowe w trybie danych, interfejsowe natomiast w trybie rozkazowym. W obu przypadkach sekwencje bajtów są transmitowane tzw. metodą handshake'u trójprzewodowego. Jest to asynchroniczny sposób transmisji, w którym szybkość przesyłania bajtów dostosowuje się automatycznie do aktualnie najwolniejszego urządzenia.

Technika transmisji bajtu w interfejsie IEC-625.W celu wyjaśnienia zasady transmisji bajtu metodą handshake'u warto jest posłużyć się prostym przypadkiem współpracy dwóch urządzeń, z których jedno jest nadajnikiem, a drugie odbiornikiem. Nadajnik sprawdza stan linii DAC. Stan L tej linii informuje, że odbiornik jest gotowy do odbioru bajtu. Nadajnik nadaje wtedy bajt na szynę DIO i w chwilę później sygnalizuje ważność tego bajtu linią DAV. Odbiornik stwierdziwszy ważność bajtu wpisuje go do swojego rejestru wejściowego i powiadamia o tym nadawcę, wysyłając sygnał akceptacji (DAC). W wyniku tego nadawca przygotowuje następny bajt do wysłania, ale nie może go wydać dopóty, dopóki odbiornik nie potwierdzi gotowości do odbioru, likwidując stan H linii DAC. Może to nastąpić dopiero wówczas, kiedy odbiornik wykona czynności związane z przyjęciem tego bajtu, np. wydrukuje odpowiadający jemu znak, jeśli odbiornikiem jest drukarka. Określony czas trwania sygnału DAC, a więc także niegotowości do odbioru, wynika z tego, że odbiornik formalnie odebrał bajt, ale na skutek trwania operacji wewnętrznych w jego układzie nie jest w stanie przyjąć od razu następnego bajtu. Przytoczony przykład pokazuje doskonale automatyczne dostosowywanie się szybkości wydawania bajtów przez nadajnik do możliwości odbiornika. Jednocześnie widać, że nadajnik potrzebuje dwóch informacji: potwierdzenia gotowości do odbioru i akceptacji wysłanego bajtu. Przedstawiony sposób współpracy urządzeń podczas transmisji bajtu nazywa się handshake'iem dwuprzewodowym(dwuprzewodowy cykl synchronizacji) i nadaje się do współpracy nadajnika z jednym odbiornikiem.

Natomiast w przypadku interfejsu IEC-625 stosuje się technikę handshake'u trójprzewodowego(trójprzewodowy cykl synchronizacji), który wykorzystuje dwie linie: linię potwierdzenia gotowości odbiorników (NRFD) i linię potwierdzenia akceptacji bajtu przez wszystkie odbiorniki (NDAC). Proces transmisji rozpoczyna się od sprawdzenia przez nadajnik stanu linii gotowości odbiorników. Jeśli urządzenia są gotowe, to nadajnik wysyła bajt na szynę danych oraz zgłasza jego ważność, wysterowywując odpowiednio linię ważności bajtu. Odbiorniki, po stwierdzeniu ważności bajtu, likwidują stan swojej gotowości i przystępują do odbioru, czyli wpisania bajtu do swoich buforów wewnętrznych. Stan przyjęcia potwierdzają sygnałami akceptacji, z których tworzony jest globalny sygnał akceptacji, będący iloczynem „drutowym” sygnałów od poszczególnych odbiorników. Nadajnik, stwierdzając akceptację bajtu, likwiduje sygnał ważności i przygotowuje do wysłania kolejny bajt, jednocześnie oczekując na gotowość odbiorników. Po uzyskaniu stanu gotowości wszystkich odbiorników cykl pracy się powtarza. Tym razem współpraca nadajnika z wieloma odbiornikami przebiega poprawnie, ponieważ nadajnik nie wyśle bajtu dopóty, dopóki wszystkie odbiorniki nie uzyskają gotowości. Nadajnik nie usunie również bajtu z szyny DIO dopóki wszystkie odbiorniki go nie zaakceptują.

Każdy przyrząd składa się z części urządzeniowej oraz interfejsowej. Część urządzeniowa obejmuje układy realizujące zdolności urządzeniowe, czyli np. możliwość wykonywania pomiarów pewnej wielkości. Część interfejsową natomiast stanowią układy, dzięki którym urządzenie ma możliwość komunikowania się z innymi urządzeniami systemu pomiarowego.

2.Przebieg doświadczenia.

Celem doświadczenia jest pomiar charakterystyki I = I(U) dla diody, pomiary zostały wykonane w kierunku przewodzenia (rys.1) jak i w kierunku zaporowym (rys.2).Korzystając z instrukcji dołączonej do ćwiczenia uruchamiamy program „prac” , a następnie odczytujemy adresy przyrządów i wpisujemy je do pamięci komputera.

Adresy kolejnych przyrządów:

Woltomierz V1 : 10011 = 1*2⁴ + 1* 2¹ + 1*2⁰ = 16 + 2 + 1 = 19

Woltomierz V2 : 10001 = 1*2⁴ + 1*2⁰ = 16 + 1 = 17

Zasilacz : 11010 = 1*2⁴ + 1*2³ + 1*2¹ = 16 + 8 + 2 = 26

Pierwsze pomiary przeprowadzamy dla diody w kierunku przewodzenia. Ustalamy następujące wartości i wprowadzamy je do pamięci komputera.

• Zakresy woltomierzy: V1 = 1V, V2 = 100V

• Napięcie początkowe U- START = 0 V

• Napięcie końcowe U-END = 20 V

• Ograniczenie prądowe zasilacza 0,7A

• KROK U = 0,05V

• R = 1000Ω

Następny pomiar przeprowadzamy dla diody w kierunku zaporowym. Ustalamy następujące wartości i wprowadzamy do pamięci komputera.

• Zakresy woltomierzy: V1 = 100V , V2 = 100mV

• Napięcie początkowe U-START = 0V

• Napięcie końcowe U-END = 20V

• Ograniczenie prądowe zasilacza 0,7A

• KROK U = 0,1V

• R = 1000Ω

Następnie drukujemy wyniki wykresy dla obu pomiarów.

4.Wnioski.

Dioda, która pojawiła się w tym doświadczeniu jest diodą prostowniczą, składa się ze złącza p-n. Badam charakterystykę diody I=I(U) w kierunku zaporowym i w kierunku przewodzenia.

Jako pierwszą sprawdzam charakterystykę w kierunku przewodzenia, uzyskane wyniki pomiarowe są zgodne z oczekiwaniami, na diodzie występuje nieznaczny spadek napięcia.

Następnie przystąpiłam do badania charakterystyki prądowo napięciowej dla tej samej diody ale teraz w kierunku zaporowym. W tym przypadku przez diodę przepływa nieznaczny prąd wsteczny. Otrzymany wykres przedstawia w przybliżeniu zależność liniową. Otrzymałam taki wykres ponieważ podczas pomiaru prąd nie płynął przez diodę, a jedynie przez miernik. Działo się tak dlatego, że opór diody w kierunku zaporowym, był dużo większy niż opór miernika. Doświadczenie to należy do jednego z ciekawszych, ponieważ umożliwia nam zapoznanie się z możliwościami komputerów, które są wykorzystywane do sterowania różnymi urządzeniami.

1

1

---