Интерфейс системы камак

Интерфейс камак

КАМАК представляет собой систему, предназначенную для связи измерительных устройств с цифровой аппаратурой обработки данных. Система построена по модульному (блочному) принципу. Наименьшая конструктивная единица системы - функциональный модуль (или станция) представляет собой вставную кассету. Кассеты размещаются в каркасе-крейте

Структура измерительной системы на основе аппаратуры КАМАК иллюстрируется рисунком.

Рис. 3. Структура измерительной системы на основе аппаратуры КАМАК

Логический стандарт

Модули крейта КАМАК управляются определенным набором команд. Команды делятся на: адресуемые (предназначенные конкретному модулю) и неадресуемые (общие).

Все адресуемые команды имеют форму NAF, где N - "адрес" - номер станции, на которой расположен модуль (может принимать значения от 1 до 23), A - "субадрес" - номер адреса устройства (регистра) внутри модуля, принимает значения от 0 до 15, F - код операции (функции), которую должен выполнить модуль. Для кодирования операции отводится 5 двоичных разрядов, т. е., это может число от 0 до 31. Каждый модуль может выполнять ограниченное число операций, и, приступая к работе с конкретным модулем, надо по его описанию ознакомиться со списком его функций и соответствующими кодами (см. подраздел Описание отдельных модулей). Однако существуют общепринятые коды для типичных операций. Они приведены в таблице 1.

Таблица 1. Коды операций системы КАМАК

Безадресные команды, действующие на все станции крейта:

"подготовка" (Z) - устанавливает все матрицы в исходное состояние;

"запрет" (I) - на время действия сигнала выполнение команд прекращается;

"сброс" (C) - устанавливает в исходное состояние отдельные регистры модулей.

Адресуемые и неадресуемые команды генерируются контроллером и воспринимаются модулями. Кроме этого, есть ряд сигналов, генерируемых модулями. К ним относятся:

запрос на обслуживание (L-запрос);

ответ блока (Q-сигнал) (как правило, возникает по выполнению определенной команды);

сигнал занятости линии (В-сигнал);

сигнал "команда принята" (X-сигнал) (указывает на то, что команда принята и правильно декодирована модулем).

Текущее состояние аппаратуры КАМАК отображается соответствующими индикаторами на передней панели крейта. Программное управление и определение состояния аппаратуры осуществляется через регистр управления и состояния - РУС (CSR). Назначение битов этого регистра иллюстрируется таблицей 2.

Таблица 2. Назначение битов регистра CSR

Описание отдельных модулей

В этом разделе кратко описаны некоторые модули КАМАК которые можно использовать при выполнении практических упражнений.

Счетчик

Счетчик (модель Сч 6 2/10 ШЛ3.056.101) предназначен для подсчета числа импульсов источника, вывода подсчитанного числа на магистраль КАМАК, записи числа с магистрали КАМАК и индикации содержимого счетчика на передней панели.

Максимальная частота считаемых импульсов 10 МГц, емкость счетчика 6 десятичных разрядов, т.е. 106 - 1.

При записи числа с магистрали КАМАК или чтении содержимого счетчика на магистраль число преобразуется в двоично-десятичный код, т.е. каждому десятичному разряду отводиться 4 двоичных, которые и кодируют соответствующую цифру.

В момент переполнения счетчик выставляет L-запрос и сбрасывает свое содержимое на 0. Это свойство можно использовать при работе в программном режиме. Если надо прервать выполнение программы, когда от какого-либо устройства поступит Р импульсов, то записываем в счетчик число 1000000-Р, затем начинается счет импульсов и проверка L-запроса, как только L-запрос появился -это значит, что требуемое число импульсов поступило на вход счетчика.

Цифро-аналоговый преобразователь - ЦАП (DAC)

Модуль ЦАП (модель 2ЦАП10 ШЛ3.036.046) предназначен для преобразования цифровых кодов в напряжение. При этом число M, поданное на модуль в двоичном коде преобразуется в напряжение U = (M *d) В, где d - шаг дискретизации или разрешающая способность преобразователя. Максимальное напряжение, которое можно получить на выходе ЦАП определяется его разрядностью m: Mmax = 2m-1.

В модуле 2ЦАП10 содержится два десятиразрядных преобразователя (с субадресами А = 0 и А = 1), соответственно он имеет два выхода, которые можно использовать, например, для управления графопостроителем, самописцем, осциллографом.

Технические характеристики модуля:

максимальное напряжение 5,115 В;

шаг дискретизации 5*10-3 В;

сопротивление нагрузки 2 кОм;

время преобразования 10 мкс;

погрешность преобразования: e = +/- (0.5 + 0.2 (Um/Ux - 1) )%,

где Um = 5,115 В; Ux - получаемое в результате преобразования напряжение.

Модуль управляется следующими КАМАК-командами (табл. 3).

Таблица 3. Команды управления модулем ЦАП

Аналого-цифровой преобразователь - АЦП (ADC)

Модуль-преобразователь аналог-код (модель АЦП-14 ШЛ3.036.049) предназначен для преобразования значения напряжения U, действующего на его входе в течение времени выборки в двоичный код, с выводом кода на шины чтения (R) магистрали КАМАК. Значения коэффициентов Ск - сигналов на к-ой шине, кодирующих преобразованное напряжение, определяется следующими соотношениями:

М = целая часть (U/d),

где d - шаг дискретности преобразования.

М = С1 + С2*2 + ... + Ск*2к-1 (1)

(Ск = 0 или 1 - сигнал на к-ой шине),

Технические характеристики АЦП-14:

диапазон входного сигнала +/- 7 В;

среднее значение дискретности d = 10-3 В;

время преобразования 2 мс;

входное сопротивление 1МОм;

погрешность преобразования е = +/- 0,06%;

потребляемая мощность 8 Вт;

время прогрева 30 мин;

время непрерывной работы 8 час.;

напряжение питания 6 +/- 24 В.

Максимальное число двоичных разрядов в модуле m = 14. В четырнадцатом разряде кодируется знак напряжения: С14 = 1, если входное напряжение отрицательно и С14 = 0, если оно положительно.

Если С14 = 1, то для получения значения U напряжения на входе АЦП надо по формуле (1) определить число М (к = 14), кодирующее напряжение (т.к. С14 = 1, то это будет число, большое, чем 213 = 8192), и найти значение напряжения по формуле

U = d*(8192-M) (оно будет отрицательным)

Модуль управляется командами (табл. 4).

Оформление пакета.

Обязательная часть пакета.

1-6 байты - Ethernet адрес назначения.

7-12 байты - Ethernet адрес источника.

Необязятельная часть пакета.

13 - 15 - тип пакета.

16 - ... - данные .

Примечение: Полная длина пекета не должна превышать 1514 байт.

Работа с платой.

Старт.

Пpи включении питания, пpи нажатии кнопки на интеpфейсе или после NAF A0F21 выполняется пpоцедуpа "Restart":

1. Выставляется ПД ( P1 ) и зажигается светодиод 'ПД' на пеpедней панели.

2. Инициализиpуется Ethernet плата.

3. Пpовеpяется, встал ли контpоллеp ( "Одpенок" ) на стоп.

a) Если нет NAF PD, то выход на основной цикл. Hа теpминал выдается - "PD NOT DETECTED". ПД снимается.

b) Если непpавильный NAF PD, то выход на основной цикл. Hа теpминал выдается - "PD NAF ERROR". ПД снимается.

c) Если есть NAF PD, на теpминал выдается - " PD DETECTED "

4. Посылается 'broadcast' PD запpос по Ethernet сети ( Тип: 1995h , Статус: 04h )

а) Если пакет не пеpедан, то на теpминал выдается сообщение - "NOT CONNECTED".

b) Если пакет передан с ошибками, то на теpминал выдается сообщение - "CONNECT ERROR".

c) Если пакет пеpедан без ошибок, то на теpминал выдается сообщение - "REQUEST SEND".

5. Интерфейс входит в цикл ожидания пакетов прямого доступа : Тип: 1995h , cтатус = xxxxxxx1B. Все другие пакеты отбрасываются. Выход в основной цикл происходит только при приеме ПД пакета со сброшенным битом "Стоп" : cтатус = xxx0xxx1B.

Примечание: Пpи входе в основной цикл светодиод 'ЗАHЯТ' и светодиод 'ПД' гаснут.

Пpием.

После получения LAM - "пакет пpинят" Naf A3F0 принимает пакет из платы. Вpемя не готовности интеpфейса после снятия LAM от 100 мкс до 200 мкс. Пpием лучше вести лонгом.

Пеpедача.

По NAF A0F17 производится запрос на передачу. Затем по NAF A3F16 в интеpфейс передаются данные. Время не готовности интерфейса после NAF A0F17 от 100 мкс до 200 мкс. Передачу лучше вести лонгом. Если запрос на передачу более чем 1514 байт, то принимаются для передачи только первые 1514 байт !