Телевизионные средства отображения информации с микропроцессорной системой управления

При решении многообразных задач управления часто необхо­димо изменять форму представления информации. Применительно к буквенно-цифровой информации это сводится к изменению фор­мата знаков, их размеров или ориентации, компоновке текста в виде таблиц или формуляров, страничной организации текста и т. д. Еще более разнообразны формы представления графиче­ской информации. Использование программно-управляемых средств обеспечивает значительное удешевление систем отображе­ния информации. Программный принцип управления реализуется путем включения в СОИ дисплейного процессора.

Структурная схема буквенно-цифрового телевизионного СОИ с микропроцессорной системой управления показана на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема буквенно-цифрового дисплея телевизионного типа с микропроцессорным управлением

Устройством ввода УВВ информации в приведенной структуре является устройство клавиатуры УК,связанное с МП-системой через порт связи ПК. Телевизионное СОИ связано с МП-системой через дисплейный контроллер ДКи контроллер прямого доступа к памяти КДЛ.

В общем случае в эту систему в качестве УВВ входят и другие источники информации. Весь массив памяти МП-системы разбит на три области: область ПЗУ,область ОЗУи область БЗУ. В постоянном запоминающем устройстве хранятся программы ввода и вывода информации от соответствующих источников, ее компоновки в БЗУи редактирования. В ОЗУразмещаются дан­ные, которые должны храниться в процессе обработки программы. В БЗУ хранятся коды знаков отображаемой информации в объеме одной или нескольких страниц.

Регенерация изображения осуществляется под управлением дисплейного контроллера, который организует с помощью контрол­лера прямого доступа к памяти КПДП выборку кодов знаков из БЗУ, передачу их на вход ПЗУ знакогенератора, синхронизацию развертки видеомонитора ВМ и ряд других операций управления работой дисплея. Синхронизация работы микропроцессорной системы осуществляется тактовым генератором ТГ; синхронизация работы СОИ в режиме регенерации изображения осуществляется задающим генератором дисплея ГД. Информация о графике зна­ков хранится в ПЗУ знакогенератора (ПЗУ ЗГ). Параллельный код с выхода ПЗУ ЗГ параллельно-последовательным регистром РГпреобразуется в последовательность импульсов управления ви­деосигналом.

Рассмотрим подробнее некоторые режимы работы приведенной системы.

Режим ввода информации с устройства клавиатуры.Ручной ввод информации производится с устройства клавиатуры УК, которое соединяется с шиной адреса и шиной данных через порт ПК, в качестве которого может использоваться многорежимный буферный регистр с дешифратором адреса.

Блок-схема алгоритма ввода знаков с клавиатуры представ­лена на рис. 2.

Рис. 2. Блок-схема алгоритма ввода данных с клавиатуры

Режим формирования и регенерации изображения.Управление режимом формирования и регенерации изображения полностью осуществляется дисплейным контроллером ДК,в качестве кото­рого используется БИС программируемого контроллера КР580ВГ75. На рис. 3 приведена структурная схема ука­занной БИС. Двусторонний обмен данными с микропроцессорной системой осуществляется через восьмиразрядный буфер дан­ных БД.

Блок управления БУсодержит регистры команд, параметров и состояния. БУформирует сигналы управленшя чтением , записью , а также запрос прямого доступа к памяти ЗПДи запрос прерывания ЗПР, а также организует прием сигнала раз­решения прямого доступа .

Два буферных ЗУ(ЗУ_тс)обеспечивают хранение информации в объеме двух текстовых строк по 80 знаков в строке. Два ЗУ_тсработают поочередно; в то время, когда содержимое одного из них отображается на экране, в другой переписывается соответ­ствующая информация из БЗУ. Вводом информации в ЗУ_тс управ­ляет контроллер входного буфера (К_вх Б), выводом информации − контроллер выходного буфера (К_вых Б).

ДК включает в себя также часть устройства адресации и син­хронизации ТВ ОСИ. Счетчик знакомест Сч_знобеспечивает считы­вание знаков в ЗУ_тсс частотой F_зн. Счетчик строк Сч Z обеспе­чивает развертку знака по вертикали при считывании информации о графике знаков с ПЗУ знакогенератора ПЗУ ЗГ. Счетчик тек­стовых строк Сч_тс обеспечивает синхронизацию считывания инфор­мации с БЗУ в ЗУ_тс контроллера. Счетчики Сч_зн, Сч Z и Сч_тсявляются программируемыми, что позволяет программно задать число знаков в строке (от 1 до 80), число телевизионных строк в текстовой строке (от 1 до 16) и число текстовых строк в кадре (от 1 до 64).

Рис. 3. Структурная схема дисплейного контроллера

Блок управления разверткой и видеосигналом УРВформирует следующие управляющие сигналы: ГС − гасящий строчный сигнал; ГК − гасящий кадровый сигнал; АС − коды атрибутов строк; АН − коды атрибутов общего назначения (расшифровываются внешними схемами); ГШЛ − сигналы гашения нуля; ИВС − инверсия видеосигнала; РЗВ− раз­решения видеосигнала; ПСП − подсветка позиций.

При работе ДКинформация из БЗУ через контроллер ПДП поступает в буферное ЗУ_тсс частотой F_зн, коды знаков QЗпарал­лельно (код КОИ-7) выводятся на адресные входы ПЗУ ЗГ.Информация о графике одной строки знака из ПЗУ ЗГвыводит­ся РГ− разрядным кодом в регистр РГ, с которого затем считывается последовательно с частотой f_тг на вход видеоусилителя видео­монитора ВМ. Развертка знака по вертикали организуется с помощью сигналов QZ контроллера.

С помощью контроллера, задав соответствующие коды атрибу­тов поля, можно сформировать дополнительные признаки знаков, такие, как мерцание, негатив, засветка, подчеркивание. Кроме того, с помощью кодов атрибутов знака формируется комбинация сигналов АС, ГШЛ и РЗВ, позволяющая формировать набор гра­фем для формирования графической информационной модели без использования ПЗУ ЗГ.

Микропроцессорные средства отображения информации на дискретных индикаторах

Микропроцессорные средства широко применяются в СОИ на дискретных индикаторах, которые в отличие от ТВ-дисплеев можно считать чисто цифровыми устройствами. Основные функции схем управления цифровыми, буквенно-цифровыми и даже графи­ческими СОИ на дискретных индикаторах (перекодирование и адресация информации, ее регенерация на индикаторном поле, формирование маркера, редактирование ит. д.) могут быть выпол­нены на программном уровне. Однако вследствие ограниченного быстродействия микропроцессоров и стремления наиболее эффек­тивно использовать их вычислительную мощность микропроцессор­ные СОИ на дискретных индикаторах обычно строят как програм­мно-аппаратную систему.

Рассмотрим некоторые варианты таких СОИ с применением микропроцессоров К580ИК80 и ряда согласующихся с ним интер­фейсных компонентов.

Схемы с однокоординатной адресацией предполагают наличие запоминающего устройства на каждый индикатор, так что подклю­чение микропроцессорной системы необходимо только при смене информации.

В этом случае на МП-систему возлагается чтение данных из памяти и вывод их во внешние устройства (индикаторные мо­дули).

При разработке системы можно использовать два способа обращения к внешним устройствам: а) с помощью слова состоя­ния текущего машинного цикла микропроцессора: б) с разделе­нием адресов между запоминающими устройствами и устройства­ми ввода − вывода. В первом способе (рис. 4) по сигналу СИНХР·Ф1 слово состояния с ШДзаписывается в многорежимный буферный регистр МБР₁(при BK₁ = 0,BK₁ = 1, ВР = 1 регистр МБР₁принимает и передает информацию).

Адресация интерфейсной схемы вывода И_выв,к которой при­соединен индикатор, производится по команде OUT. Эта двухбайтовая команда состоит из трех машинных циклов: ВЫБОРКА
КОМАНДЫ, ЧТЕНИЕ ИЗ ПАМЯТИ, ЗАПИСЬ В УСТРОЙСТВО
ВВОДА − ВЫВОДА.

Рис. 4. Структурная схема микропроцессорного цифрового СОИ с однокоординатной адресацией и применением регистра состояний

В первом машинном цикле сигнал MEMR на ВК₂и на МБР₂и сигнал M1на ВКПЗУ обеспечивают подключение ПЗУ к ШДи прием команды микропроцессором.

Аналогичным образом во втором машинном цикле сигнал MEMR на ВК₂и на ВК₁МБР₂и сигнал MEMR на ВКПЗУ обеспечивают чтение МП из ПЗУ второго байта команды, содер­жащего адрес схемы вывода.

В третьем машинном цикле второй байт команды выставляет МПна ШАв виде двухбайтового слова с дублированными бай­тами. В примере адресуется восемь цифровых индикаторов, что позволяет ограничиться тремя битами адреса (четвертым − шестым), еще один бит (седьмой) используется для стробирования дешифратора DC. Сигналы OUT на ВК₂и Зпна BK₁ включают МБР₃и посредством дешифратора DC подается сигнал выборки на вход ВКодного из И_выв. Одновременно в третьем машинном цикле МП выставляет на ШДчетыре бита кода цифры (D₃₋₀), которые через МБР₃ записываются в И_выв. В качестве И_вывможно использовать ИМСК514ПР1, выполняющую функции регистра-защелки, знакогенератора и формирователя возбуждающих напря­жений полупроводниковых индикаторов.

Если использовать разделение адресов между памятью и устройствами ввода − вывода, то СОИ с однокоординатной адре­сацией можно подключить прямо к шине данных. В этом случае для электрического согласования ШД с МПв систему включаются шинные формирователи ШФ(рис. 5). Они содержат логические схемы, обеспечивающие выборку кристалла и передачу информа­ции в одном из двух возможных направлений, однако основным их назначением является увеличение нагрузочной способности микропроцессора при подключении его к ТТЛ-схемам. Действи­тельно, ИМС К580ИК80 изготовлены по n-МОП-технологии т. е. рассчитаны на малый ток, а интерфейсные схемы К514ПР1 − по биполярной технологии.

Рис. 5. Структурная схема микропроцессорного цифрового СОИ с однокоординатной адресацией и разделением адресов

Использованный в схеме рис. 6.12 шинный формирователь содержит два управляющих входа ВК и ВР,при ВР = 0осуществляется вывод информации, при ВР = 1 − ее ввод, при ВК = 0− выборка кристалла, при ВК = 1 он перехо­дит в высокоимпедансное состояние.

Шины выходов ШФприсоединяются к двум группам интерфей­сных схем индикаторов И_выв,что позволяет одновременно адресо­вать два индикатора И. Соответствующие коды цифр попарно хранятся в ячейках ОЗУ. Выбор адреса пары индикаторов осу­ществляется с помощью дешифратора DC, причем обращение к нему производится как к составной части памяти. Для идентифи­кации выделен старший разряд шины адреса A₁₅, при A₁₅ =1 выбирается дешифратор DC, при A₁₅ = 0 − ОЗУ или ПЗУ. Если необходимо передать информацию из ПЗУ или ОЗУ, то сигнал «1» на выходе Зппоступает на входы ВРи переводит шинные форми­рователи в состояние ввода (если адресуется ОЗУ, то тем же сигналом осуществляется перевод его в режим чтения). В резуль­тате информация записывается в микропроцессор. Для включения ПЗУ достаточно при A₁₅ = 0 подать соответствующий адресный сигнал A_{14 − 0}.

Для записи информации в индикаторы на DC подается сигнал . Одновременно сигнал стробирует дешифратор по дру­гому входу, а также переводит шинные формирователи в режим вывода информации. Для адресации индикаторов отводятся четыре разряда адресной шины. Дешифратор выбирает одну из 16 индикаторных пар, т. е. два из 32 индикаторов.

Микропроцессорные средства позволяют сравнительно легко реализовать динамические режимы управ­ления буквенно-цифровыми индикаторами. При этом возможно построение гибкой МП-системы, которая путем изменения про­грамм позволяет получить любой из режимов адресации − фазоимпульсный, с разверткой по сегментам или с выборкой по знако­местам.

Структурная схема такого гибкого устройства для управления газоразрядным монодисплеем ИГП-17 показана на рис. 6. Устройство содержит блоки катодных ККи анодных АКключей, блок прерывания БП, три многорежимных буферных регистра МБР₂₅₂,МБР₂₅₃и МБР₂₅₄с дешифратором их выбора DC. Оно обеспечивает отображение чисел, хранимых в последовательных ячейках ОЗУ с начальным адресом ХУ00(Н)*, и десятичной точки, положение которой задается ячейкой ОЗУ с адресом ХУ10(Н). Числа записаны в ОЗУ в двоично-десятичном коде. Вывод инфор­мации происходит по запросу прерывания RST7 [7(Н) = 111 (В)], частота поступления которого от БПравна тактовой частоте ска­нирования.

Рис. 6. Микропроцессорная система фазоимпульсной индикации