Разработка интерфейса и программ для управления внешним задающим
генератором.
Связь между управляющим ПК и генератором для задания частоты осуществляется с помощью стандартного интерфейса Centronics, который благодаря простоте сопряжения и удобству программирования широко используется для подключения к компьютеру нестандартных внешних устройств [24,39]. При этом, однако, нужно учитывать некоторые ограничивающие особенности этого интерфейса. Это, во-первых, ограничение на длину линии связи устройства, подключенного к интерфейсу Centronics (в данном случае, генератору) - не более 1,5-2 м от компьютера. При разработке модуля для измерения частотных характеристик предполагалось, что все составные части его располагаются компактно, поэтому данное ограничение не является существенным.
Кроме того, так как интерфейс Centronics является программно-управляемым, скорость информационного обмена не может быть особенно велика и оказывается напрямую связанной с быстродействием компьютера. Поэтому не имеет смысла сопряжение через параллельный порт устройств, требующих обработки или передачи информации в реальном масштабе времени. Задача измерения частотных характеристик как раз не относится к таким задачам, поэтому и это ограничение не влияет на выбор интерфейса.
Среди достоинств интерфейса Centronics можно отметить его стандартность - он есть на каждом компьютере, и на всех компьютерах работает одинаково. Большое значение имеет также простота программирования на любом уровне. В большинстве языков программирования имеются процедура взаимодействия с принтером, которые легко использовать и для программирования нестандартного устройства. А так как с точки зрения программирования Centronics представляет собой три программно доступных регистра, не вызывает затруднений и написание программ нижнего уровня.
Подключение нестандартных устройств.
Интерфейс Centronics и, соответственно, параллельный порт компьютера ориентированы на подключение принтера. Однако при разработке нестандартных устройств для подключению к интерфейсу Centronics его сигналы могут быть использованы произвольно.
Все сигналы рассматриваемого интерфейса представлены в таблице 4.1
Таблица 4.1
|
|
|
|
1 |
-STROBE |
0 |
1 1 |
2 |
DO |
0 |
2 |
3 |
D1 |
0 |
3 |
4 |
D2 |
0 |
4 |
5 |
D3 |
0 |
5 j |
Г 6 |
D4 |
о |
6 ; |
7 |
D5 |
0 |
7 |
8 |
D6 |
о |
8 |
9 |
D7 |
о |
9 |
10 |
-АСК |
I |
10 |
11 |
BUSY |
I |
11 |
12 |
РЕ |
I |
12 |
13 |
SLCT |
I |
13 |
14 |
-AUTO FD |
0 |
14 |
15 |
-ERROR |
I |
32 1 |
16 |
-INIT |
0 |
31 |
17 |
-SLCT IN |
0 |
36 |
18...25 |
GND |
- |
16,17,19...30,33 |
Все сигналы интерфейса можно разделить на три группы:
- восьмиразрядная шина данных для записи из компьютер (D0...D7);
- четырехразрядная шина управления для записи из компьютера
(-STROBE - сигнал стробирования данных; -AUTO FD - сигнал автоматического перевода строки; -INIT - сигнал сброса принтера; -SLCT IN - сигнал принтеру о том, что он выбран и последует передача данных;
- пятиразрядная шина состояния для чтения в компьютер
(-АСК - сигнал: подтверждения принятия данных и готовности принтера принять следующие данные; BUZY - сигнал занятости принтера обработкой и неготовности принять следующие данные; РЕ - сигнал конца бумаги; SLCT - сигнал готовности приемника; -ERROR - сигнал ошибки принтера.
Все сигналы программно доступны. Основная проблема при сопряжении устройств с интерфейсом Centronics состоит в том, что шина данных является однонаправленной, что позволяет использовать ее только на вывод, для ввода данных необходимо использовать сигналы пятиразрядной шины состояния. Таким образом, разрядность информационного обмена по записи ограничена двенадцатью, а по чтению - пятью линиями.
Реализация передачи частоты.
Г енератор частоты в модуле измерения частотных характеристик является нестандартным внешним устройством для интерфейса Centronics. На входе генератора установлен 12-битовый цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП), трансформирующий полученный от компьютера код в частоту опорного сигнала, подаваемого на объект. Таким образом, для полного использования диапазона ЦАП можно передавать 12-битовый код. Для этого можно использовать два аппаратных регистра вывода параллельного порта:
BASE - регистр данных:
D7 |
D6 |
D5 |
D4 |
D3 |
D2 |
D1 |
DO |
BASE + 2 - регистр управления:
0 |
0 |
0 |
0 |
SLCTIN |
INIT |
AUTO FD |
STROBE |
Первый байт (регистр данных) может служить младшим байтом передаваемого кода частоты, вторые полбайта (регистр управления) - старшим байтом. То есть, передаваемый код может быть любым числом от 0 до 4095 (2|3-1). Учитывая, что диапазон изменения частоты генератора равен двум октавам (0.2 -20 Гц = N1.2- 200 Гц — N2, 20 - 2000 Гц = N3), можно связать эти величины:
, Гц
Здесь N - выбранный диапазон изменения генератора, Гц;
n - величина передаваемого на генератор кода частоты (12 бит);
f - значение частоты опорного сигнала, выдаваемого генератором.
Изменяя, таким образом, передаваемый на управляющий генератор числовой код, можно получить выходное значение опорной частоты в заданном диапазоне, воздействие которой на измеряемый объект дает возможность рассчитать его передаточную функцию и, следовательно, амплитудную и фазную частотные характеристики.