29
Основной задачей сенсора является преобразование измеряемой (в данном
случае не различаем понятия «измерение» и «оценка») величины в электрический
сигнал. То есть, сенсор является
Х-электрическим преобразователем.
Например,
известная корейская фирма Murata производит электронные устройства –
акселерометры, предназначенные для использования в качестве сенсоров
ускорения и использующие пьезоэлектрический эффект.
Электрический сигнал, получаемый с сенсора, далее проходит ряд
преобразований. Прежде всего, выходной сигнал сенсора
усиливается, в
некоторых случаях
нормируется или
компандируется,
фильтруется и
преобразовывается в цифровую форму.
Усиление выходного сигнала сенсора необходимо для того, чтобы привести
его уровень (напряжение или силу тока) к величине,
удобной для дальнейшего
использования.
Операция
нормирования используется в тех случаях, когда абсолютное
значение измеряемой величины не важно, а необходимо оценивать ее изменение.
В тех случаях, когда диапазон изменения измеряемой величины составляет
несколько (три и более) декад, применяется операция
компандирования.
Компандирование является нелинейной операцией, сужающей динамический
диапазон сигнала.
Следующей типовой операцией по преобразованию выходного сигнала
сенсоров является фильтрация.
Фильтрация – выделение (подчеркивание)
некоторых характеристик, которые,
как считается, должны присутствовать в
выходном сигнале сенсора. Чаще всего фильтрация применяется для «очистки»
выходного сигнала сенсора от помех.
До сих пор сигнал с выхода сенсора, проходящий ряд функциональных
преобразований, рассматривался как непрерывная функция времени. Такие
сигналы принято называть
аналоговыми. Использование аналоговых сигналов в
цифровых вычислительных системах требует введения еще нескольких
функциональных преобразований.
Первый
вид преобразования, приближающего аналоговый сигнал к цифровым
системам, носит название
дискретизация по времени.
Иными словами, дискретизированный сигнал представляется в виде набора
δ-
импульсов, равномерно распределенных по оси времени с шагом,
пропорциональным частоте дискретизации. Причем площадь (энергия)
δ-
импульсов пропорциональна величине исходного (аналогового) сигнала в
соответствующие моменты времени.
Другое направление приближения аналоговых сигналов к цифровым системам
заключается в
квантовании сигналов по уровню.
Шаг квантования является основной характеристикой операции и соответствует
расстоянию между соседними уровнями квантованного сигнала (шаг может быть
как постоянным, так и переменным, зависящим от уровня аналогового сигнала).
Операции дискретизации по времени и квантования по уровню обычно
совмещают с
целью получения цифровых сигналов. Цифровой сигнал
30
представляется в виде набора отсчетов (мгновенных измерений уровня
аналогового сигнала, представленных с точностью до шага квантования), взятых
через определенные интервалы времени (с заданной частотой дискретизации).
Именно цифровые сигналы являются естественными для использования в
вычислительных системах.
Над цифровыми сигналами, равно как и над аналоговыми, могут быть выполнены
функциональные преобразования, описанные выше.
Появление цифровых сигналов в информационной системе приводит к новому
типу функциональных преобразований –
кодированию. В узком (данный случай)
смысле кодирование есть преобразование дискретных сообщений (сигналов) в
последовательность кодовых символов, формируемую по определенному
правилу. Множество всех последовательностей кодовых символов образует код.
Совокупность кодовых символов, из которых
строятся последовательности, –
кодовый алфавит, а количество кодовых символов – основание кода.
Выше была рассмотрена часть информационного конвейера, сопрягающая сенсор
с каналом передачи данных. Далее будет рассмотрена информационная структура
каналов передачи данных и их сопряжение с управляющими ЭВМ.
Наиболее элегантное описание элементов информационных систем, связанных с
передачей данных (СПД – систем передачи данных) получается при
использовании объектно-ориентированных методик анализа и синтеза систем.
Широкое распространение получил сравнительный анализ структуры СПД с
эталонной моделью взаимодействия открытых систем (ЭМВОС или OSI –
Open
System
Interconnection),
предложенной международной организацией по
стандартизации ISO (
International Standards Organization).
Согласно модели OSI, архитектура СПД рассматривается в виде многоуровневой
схемы (набора слоев, последовательно обрабатывающих данные). На каждом
уровне модели производятся функциональные преобразования данных,
направленные на достижение определенных целей.
Уровни модели OSI рассматриваются как объекты с
четко определенными
интерфейсами (способами взаимодействия) с вышестоящими уровнямиобъектами.
Кроме того, определяются протоколы и форматы представления данных для
взаимодействия смежных уровней различных систем.
Суть модели состоит в том, что процедура передачи данных (информационного
взаимодействия источника и приемника данных) разбивается на набор
примитивных
операций,
последовательно
выполняемых
объектами,
соотнесенными
с
уровнями
модели.
Объекты
одинаковых
уровней,
принадлежащие различным системам, взаимодействуют в соответствии с
определенными
для
этого
протоколами,
независимо
от
способов
функционирования объектов, лежащих «под» ними. Объекты смежных уровней
одной системы предоставляют друг другу определенный сервис, в соответствии с
оговоренными интерфейсами.
31
Объекты,
выполняющие функции уровней, могут быть реализованы в
программном, программно-аппаратном или аппаратном виде. Как правило, чем
ниже уровень, тем больше доля аппаратной части в его реализации.
Организация сетевого взаимодействия вычислительных систем, построенного на
основе иерархических уровней, как описано выше, часто называется
протокольным стеком.
Do'stlaringiz bilan baham: 
