Реферат: Компьютерная Томография
<span Times New Roman",«serif»"> Содержание.
<span Times New Roman",«serif»">Введение
<span Times New Roman",«serif»">1. Обоснование разработки
<span Times New Roman",«serif»">2. Анализ технического задания иразработка структурной схемы
<span Times New Roman",«serif»">3. Выбор способа ввода цифрового сигналав компьютер
<span Times New Roman",«serif»"> 3.1 Особенности параллельного порта
<span Times New Roman",«serif»"> 3.2 Программирование порта
<span Times New Roman",«serif»">4. Разработка принципиальной схемыустройства
<span Times New Roman",«serif»"> 4.1. Выбор аналого-цифрового преобразователя
<span Times New Roman",«serif»"> 4.2 Ограничение уровня входного аналогового сигнала
<span Times New Roman",«serif»"> 4.3 Преобразование аналогового сигнала
<span Times New Roman",«serif»"> 4.4 Защита АЦП
<span Times New Roman",«serif»"> 4.5 Обеспечение источника питания и устройства индикации
<span Times New Roman",«serif»">5. Разработка программного обеспечения
<span Times New Roman",«serif»"> 5.1 Обмен данными с АЦП
<span Times New Roman",«serif»"> 5.2 Преобразование полученныхданных
<span Times New Roman",«serif»"> 5.3 Запуск и остановка управляемой программы
<span Times New Roman",«serif»"> 5.5 Настройка программы
<span Times New Roman",«serif»"> 5.6 Использование программы
<span Times New Roman",«serif»">6. Конструкторский раздел
<span Times New Roman",«serif»"> 6.1. Расчет надежности
<span Times New Roman",«serif»"> 6.2. Разработка конструкции
<span Times New Roman",«serif»">7. Рекомендации по организации рабочегоместа врача топометриста.
<span Times New Roman",«serif»">8. Экономика.
<span Times New Roman",«serif»">Заключение.
<span Times New Roman",«serif»">Приложения.
<span Times New Roman",«serif»">Литература.
Введение
В настоящее время в медицинскихисследованиях широко используются компьютерные томографы. С их помощью можнополучить поперечное компьютерно-томографическое изображение. Это изображениеимеет целый ряд преимуществ, включая возможность его реконструкции в нужнойпроекции, а также высокую способность к передаче низкоконтрастных объектов,которая у компьютерных томографов значительно выше, чем у других методовпостроения рентгеновского изображения. Недостатком компьютерных томографовявляется их дороговизна. Однако, существует возможность получения реконструируемогоизображения аналогичного компьютерно-томографическому с помощью рентгеновскогосимулятора для планирования лучевой терапии, который имеет некоторые сходствас томографом (вращающиеся вокруг телапациента источник и приемник рентгеновского излучения). Рентгеновскиесимуляторы находят применение в лечебных учреждениях, занимающихся лечениемонкозаболеваний. Для использования симулятора как томографа необходимо привращении излучателя и приемника (находящихся на противоположных сторонахгантри) вокруг объекта, непрерывно записывать получаемое изображение памятьЭВМ. Далее с ее помощью, путем применения специальных алгоритмов можно получитьизображение аналогичное тому, которое получают с помощью компьютерныхтомографов. Здесь встает задача запуска и остановки программного обеспечения,захватывающего видеопоследовательность при достижении гантри симулятораопределенных углов поворота. Решение этой задачи и является целью даннойработы.
1. Обоснование разработки
Рентгеновский симулятор — это аппарат дляопределения величины и положения (ориентации и удаления от излучателя) областиоблучения, а также маркирования этой области на теле пациента при планированиилучевой терапии, проводимой далее на мощных аппаратах с использованием радиоизотопови ускорителей частиц. Симулятор также средство контроля изменений очагазаболевания в результате облучений. На основании данных этого контроля врачпринимает решение об изменении параметров облучения при дальнейшем лечении.
Важность создания и применениясимуляторов обусловлена большой мощностью излучения при лучевой терапии инеобходимостью весьма точно направлять его поток на очаг заболевания длядостижения максимального лечебного эффекта при минимальном воздействии наздоровые ткани и органы.
Симулятор по своим электрическим ирадиационным параметрам аналогичен диагностическим аппаратам. Однако поконструкции и параметрам своих штативных устройств он в соответствии сназначением имеет большое сходство с установками для лучевой терапии.
Все симуляторы построены по одной схеме.Мощный рентгеновский излучатель и усилитель рентгеновского изображениязакреплены на противоположных концах П-образной дуги, которая может совершатькруговое движение относительно горизонтальной оси, закрепленной в напольнойстанине. [1]
Напротив штатива излучателя и устройстварегистрации изображения (УРИ) установлен стол с плавающей декой котораярасполагается в промежутке между излучателем и УРИ. Благодаря повороту дуги,поступательным движениям деки стола и поворотам станины стола пучок излученияможет быть направлен под произвольным углом в любую точку тела пациента,лежащего на столе.
Каретки, несущие на себе излучатель и УРИ,могут совершать независимые поступательные движения в плоскости дугиперпендикулярно оси вращения последней. При подобном поперечном перемещенииизлучателя изменяется фокусное расстояние. Это перемещение позволяетсогласовывать установки симулятора с геометрическими параметрами различныхтерапевтических аппаратов. В свою очередь, перемещение УРИ приводит к изменениюформата изображения рентгеноскопии. Используя это движение УРИ при поворотеП-образного плеча, можно поддерживать одно и то же расстояние от УРИ до стола.При совместном движении излучателя и УРИ меняется масштаб изображения.
Излучатель снабжен глубинной диафрагмой,маркером поля облучения и световым дальномером. В состав маркера входятсветовой проектор и молибденовые нити, образующие координатную сетку, видимую врентгеновском излучении и проецируемую световым проектором на тело пациента.Рентгеновское и световое изображения сетки совпадают в пространстве. Перемещаяшторки диафрагмы при помощи электродвигателей, можно устанавливать величинуполя облучения тела пациента по размерам рентгеновского изображения очагазаболевания. Угловое положение поля в зависимости от ориентации очага задаютповоротом глубинной диафрагмы и маркера относительно центрального луча.
Прямые и обратные повороты несущей дуги иглубинной диафрагмы с маркером, прямые и обратные перемещения излучателя, УРИ ишторок глубинной диафрагмы задаются нажатием соответствующих клавиш на пультеуправления. Выбранное движение прекращается при освобождении нажатой клавиши.После прекращения движения на шкалах, расположенных на пульте управления, атакже на П-образном плече, корпусе диафрагмы и опоре стола можно прочитатьчисловые значения угловых и линейных координат, определяющих величину,положение поля облучения и ее удаленность от излучателя.
В составе симуляторов используют мощныеавтономные рентгеновские питающие устройства. Выбор оптимального положенияпациента относительно излучателя, ориентации и размеров области облучения дляпоследующего лечения осуществляют во время рентгеноскопии с использованием УРИи телевизионного экрана. Соответствующее этим условиям изображение скоординатной сеткой фиксируют на крупноформатной рентгеновской пленке,находящейся в автоматической кассете под столом пациента. После выключениярентгеновского излучения включают световой маркер и обводят карандашомспроецированные на тело пациента линии координатной сетки.
Полученные при помощи симулятора числовыеданные, рентгенограммы и маркировка на теле пациента служат основой для точногопланирования лучевой терапии.
Симулятор SLSфирмы Philipsпозволяет точно определять место локализации опухоли в теле пациента. Этотсимулятор предназначен для проведения радиографии, рентгеноскопии, телетерапии.Симулятор включает в себя: стол для пациента, гантри — П-образную дугу сзакрепленными на ее противоположных концах рентгеновском излучателе и приемникеизображения, пульт управления, мониторы для наблюдения за исследованиями.Обобщенная схема основных узлов симулятора SLSпоказана на рис 1.1. Вкачестве приемника рентгеновского изображения в симуляторе используетсярентгеновский электронно-оптический преобразователь (РЭОП). Он представляет изсебя электровакуумный прибор, внутри которого входной экран преобразуетрентгеновское изображение в видимое с дальнейшим усилением его яркостиэлектронно-оптической системой. В РЭОПе рентгеновский экран находится воптическом контакте с фотокатодом внутри вакуумной колбы. В нем происходиттройное преобразование изображения:
<img src="/cache/referats/11388/image002.jpg" v:shapes="_x0000_i1025">
Рис. 1.1. Симулятор SLS-9фирмы PHILIPSВладимирского областного
онкодиспансера.
1.рентгеновское изображение преобразуется в световое входным люминесцентнымэкраном, размещенным в вакуумной колбе;
2.световое изображение через тонкую прозрачную перегородку переносится нафотокатод, где оно преобразуется в электронное;
3.после ускорения в электрическом поле и электростатической фокусировкиэлектродами 5 электроны образуют сфокусированное уменьшенное изображение вплоскости катодолюминесцентного экрана, где вновь возникает световоеизображение. Далее изображение фиксируется видеокамерой и выдается на монитор.
Какизвестно, с помощью компьютерной томографии (КТ) можно вычленить плоскоесечение тела; при этом рентгеновское излучение проходит сквозь это сечение лишьв тех направлениях, которые лежат внутри него и параллельны этому сечению.Никакая часть тела, расположенная вне данного сечения, не взаимодействует срентгеновским пучком, и тем самым снимается проблема, характерная для обычнойрентгенографии, проблема наложения паразитных изображений от различных глубин.[2]
<span Times New Roman",«serif»"> Рентгеновское изображение, получаемое спомощью компьютерной томографии, представляет собой изображение некоторогосреза (толщиной обычно в несколько миллиметров).
Компьютерные томографы создают цифровое изображениепутем измерения интенсивности рентгеновских лучей, прошедших через тело во время вращения рентгеновскойтрубки вокруг пациента. Коэффициент поглощения веерного пучка рентгеновскихлучей в объекте измеряется с помощью набора из нескольких сот до несколькихтысяч рентгеновских детекторов (обычно твердокристаллических). Детекторысобирают информацию в каждой из проекций, которая затем оцифровывается ианализируется компьютером. На основе полученных данных компьютер реконструируетпоперечное компьютерно-томографическое изображение. Это изображение имеет целыйряд преимуществ, включая возможность его реконструкции в нужной проекции, атакже высокую способность к передаче низкоконтрастных объектов, которая укомпьютерных томографов значительно выше, чем у других методов построениярентгеновского изображения.
Полученные с помощью компьютерной томографии снимкиотображают анатомическую структуру объекта в данном сечении с пространственнымразрешением около 1 мм и разрешением по плотности лучше 1%.
Задача отыскания распределения физической величины(например, коэффициента линейного ослабления) g(x)была в общем виде решена И. Радоном в 1917 г.
<img src="/cache/referats/11388/image003.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
Рис. 1.2 К определению смысла переменных, используемыхв формулах (1.1) и (1.2). Пояснения в тексте.
Рис. 1.2 поясняет результаты инверсии Радона вдвумерном случае. Пусть L—луч, пересекающий объект, s—измеряемое вдоль него расстояние, О— начало системы координат,<span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">j
— угол между базиснойлинией ОМ, лежащей в выбраннойплоскости, и перпендикуляром, опущенным из Она L, р— кратчайшее расстояние от Одо L,n— орт, определяемый тем жеуглом <span Times New Roman"; mso-hansi-font-family:«Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">j. В этих обозначениях можнозаписать<img src="/cache/referats/11388/image005.gif" v:shapes="_x0000_i1027"> (1.1)
гдедвумерный вектор r,повернутый относительно ОМ на угол <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">q
, характеризует положение наплоскости той точки, в которой отыскивается распределение gпо проекциям f(p,n). Как показано Радоном ,<img src="/cache/referats/11388/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1028"> (1.2)
<span Times New Roman",«serif»">В настоящеевремя разработано большое количество эффективных алгоритмов, позволяющих набыстродействующих компьютерах получать томограммы по проекциям
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">f<span Times New Roman",«serif»">(<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US">p<span Times New Roman",«serif»">,<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">n<span Times New Roman",«serif»">)<span Times New Roman",«serif»">и реализованных на коммерческих компьютерных томографах.Известны системы томографии четырех конструктивныхразновидностей, поколений. Они отличаются друг от друга характером движенияустройства «излучатель — детекторы» при сканировании, видом пучка излучения,типом и числом детекторов. Основная цель совершенствования сканирующих систем —уменьшение времени исследования и увеличение информационных параметров.Принципы сканирования в системах четырех поколений показаны на рис. 1.3.
В системах первогопоколения (рис. 1.3 а) осуществляется быстрое поступательное движениеустройства «излучатель — детекторы» относительно объекта и затем — шаговоевращательное движение на 180° с шагом 1°. Объект сканируется одиночнымколлимированным лучом. Полный цикл сканирования двух смежных слоев составляет 3— 5 мин. Томографы данной разновидности в настоящее время не выпускают.
В системах второгопоколения (рис. 1.3 б) устройство «излучатекь — детекторы» совершает те жедвижения. Однако для ускорения исследования сканирование осуществляетсярасходящимся пучком, состоящим в среднем из пятнадцати коллимированных лучей.Вращательное движение осуществляется на 180° с шагом 10—15°. Цикл сканированиясоставляет 20 — 40 с. На этом принципе построено большинство нейродиагностическихтомографов.
<img src="/cache/referats/11388/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1029">
Рис. 1.3. Принципы сканирования втомографических системах четырех
поколений
Недостатки систем первых двух поколений: 1)значительная длительность сканирования, которая служит причиной возникновениядинамических искажений при исследовании движущихся органов тела; 2) наличиепогрешностей, связанных с двумя видами движения сканирующего устройства ивозрастающих при эксплуатации аппаратуры.
В системах третьегопоколения (рис. 1.3 в) сканирование объекта осуществляется пучкомвеерообразной формы, полностью перекрывающим объект, в результате исключаетсяпоперечное поступательное движение устройства «излучатель — детекторы», котороесовершает только непрерывное вращение вокруг объекта на 180°. Излучательработает в импульсном режиме, а излучение за объектом измеряется большим числом(250—500) малоинерционных детекторов. Длительность импульсов 1 — 5 мс, циклсканирования одного слоя не превышает 5 с.
Системы четвертогопоколения (рис. 1.3 г) отличаются отсистем третьего использованием еще большего числа (500—1000) неподвижныхдетекторов, расставленных по окружности, и непрерывного излучения, такжеполностью охватывающего объект. Длительность цикла сканирования уменьшается до2,5 с.
В системах первых двух поколений большое времясканирования стремятся использовать для машинной обработки информации. С этойцелью применяются методы восстановления изображений, позволяющие начинатьвычисления сразу же после поступления массива чисел, относящихся к данномуположению сканирующего устройства.
<span Times New Roman",«serif»">В системахтретьего и четвертого поколений, имеющих малое время сканирования, навосстановление изображения затрачивается дополнительное время (от несколькихсекунд до 1,5— 2 мин).
К основным недостатком компьютерныхтомографов можно отнести их дороговизну. Однако, существует возможностьполучения реконструируемого изображения, аналогичного компьютерной томограмме,с помощью рентгеновского симулятора SLS-9, предназначенного дляпланирования лучевой терапии, который имеет некоторые сходства с томографом(вращающиеся на общем маятнике — гантри вокруг тела пациента источник иприемник рентгеновского излучения). Т.е. в принципе существует возможностьиспользовать например более дешевый и распространенный симулятор в качестветомографа. Необходимо только запомнить ряд изображений, получаемых присканировании объекта вращающимися вокруг него источником и приемникомрентгеновского изображения. Такая возможность действительно существует.Рентгеновское изображение, прошедшее через пациента, преобразуется ввидеосигнал и непрерывно отображается на мониторе. Затем с помощьюперсонального компьютера и установленной на нем видео плате видеосигналзахватывается, и с определенными параметрами (такими как частота кадров)записывается в память.
Рентгеновские симуляторы находят применение влечебных учреждениях онкологического профиля. Для использования симулятора кактомографа необходимо при вращении излучателя и приемника (усилителярентгеновского изображения) вокруг объекта, непрерывно записывать получаемыйвидеоряд изображений в ТВ- формате в память ЭВМ. Далее, путем примененияспециальных алгоритмов можно получить томограммы, аналогичные тем, котороеполучают с помощью обычных компьютерных томографов.
К недостаткам подобного метода можно отнести следующие:
— низкая скорость движения гантри (время прохода 180<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°
составляет 20 с);— малая угловая апертура рентгеновского пучка (около 20<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°
), что требует применения специальноразработанной методики многоцентровой съемки или ограничения области примененияпатологиями головы и шеи;— отсутствие программно — аппаратных средств управления запуском и остановкойсъемки с помощью платы видеоввода.
Как видно из приведенных данных, реализация режимакомпьютерной томографии на симуляторе позволяет получить аппарат, аналогичныйтомографам второго поколения.
Если первые две проблемы невозможно решить простымисредствами, то третью — синхронизацию съемки — можно. Решение этой задачи иявляется целью данной работы.
Рентгеновский симулятор — это аппарат дляопределения величины и положения (ориентации и удаления от излучателя) областипатологии, а также маркирования этой области на теле пациента при планированиилучевой терапии, проводимой далее на мощных аппаратах с использованиемрадиоизотопов и ускорителей частиц. Симулятор также является средством контроляизменений очага заболевания в результате облучений. На основании данных этогоконтроля врач принимает решение об изменении параметров облучения придальнейшем лечении.
Рентгеновское излучение, прошедшее через пациента,преобразуется с помощью усилителя рентгеновского изображения в видеосигнал инепрерывно отображается на мониторе. Затем с помощью персонального компьютера иустановленной на нем платы видеобластера видеосигнал захватывается, и сопределенными параметрами (такими как частота и формат кадров) записывается впамять. После этого записанное изображение преобразуется по специальнымалгоритмам для получения томограмм.
Однако, в этой системе имеется существуетнедостаток. Симулятор изначально не предназначен для работы в режимекомпьютерным томографом, а программное обеспечение видеобластера непредназначено для взаимодействия с симулятором. По этой причине операторуприходится вручную активизировать и останавливать программу захватавидеопоследовательности, когда гантри симулятора достигает определенного угла.Это приводит к заметной погрешности отработки стартового и стопового угла(порядка 10 – 15 <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°
), что негативно сказываетсяна качестве получаемых томограмм.Задачей данного дипломного проектаявляется разработка программно-аппаратного комплекса для отслеживания положениягантри симулятора и активизации и остановки программы, захватывающейвидеопоследовательность, при достижении определенных углов. Причем необходимопредусмотреть возможность изменения углов начала и конца захватавидеопоследовательности.
2. Анализ техническогозадания и разработка структурной схемы.
Существует несколько вариантов реализациитребуемого устройства. Например можно задачу отслеживания положения гантриивозложить на аппаратное обеспечение. Но при таком варианте становитсязатруднительным построение достаточно гибкой системы, допускающей вариациипараметров начала и конца записи видеосигнала и других параметров, кроме тогоэта схема получится слишком сложной и дорогой. Другой путь состоит в возложенииобязанностей обработки сигнала на компьютер, а аппаратное обеспечение должнолишь преобразовать сигнал в форму, удобную для использования ЭВМ, т.е. вцифровую форму. Не использовать возможности компьютера в данной ситуации дляобработки информации о положении гантри симулятора было бы большой ошибкой.Во-первых компьютер уже используется для захвата видеосигнала, т.е. нетнеобходимости его покупать. Во-вторых осуществить цифровую обработку с помощьюЭВМ гораздо проще и дешевле (при условии, что ЭВМ есть) чем при использованиисхемных решений. В-третьих в любом случае придется производить сопряжение скомпьютером т.к. по другому активизировать программу для захватавидеопоследовательности не представляется возможным.
Преобразование аналогового сигнала сдатчика положения гантри (переменного резистора) в цифровой будетосуществляться с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Для этогосигнал, поступающий от датчика, сначала необходимо преобразовать в вид пригодныйдля использования аналого-цифровым преобразователем. После оцифровки сигнала спомощью АЦП, сигнал вводится в компьютер, где происходит его обработка.Управление аналого-цифровым преобразователем осуществляется сигналами откомпьютера.
Необходимыми узлами разрабатываемой схемыдолжны являться преобразователь аналогового сигнала для подгонки его уровня под требования АЦП, атакже ограничитель уровня для предотвращения превышения допустимого уровнясигнала на входе АЦП.
Кроме этого необходимо предусмотреть схемызащиты АЦП (как правило микросхемы АЦП требуют определенного порядка подачисигналов на входы).
Как сказано в техническом задании, питаниеустройства необходимо осуществлять от источника питания симулятора, используянапряжения <span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">±
15 В. Как будет показанониже, не все компоненты могут работать от такого источника, поэтому необходимополучить требуемые питающие напряжения из существующих.Исходя из вышеизложенного следуетследующая структурная схема аппаратной части разрабатываемого устройства,представленная на рис 2.1.
<div v:shape="_x0000_s1502">
датчик положения
гантри симулятора
<img src="/cache/referats/11388/image009.gif" v:shapes="_x0000_s1496"><div v:shape="_x0000_s1503">
Персональный компьютер
<div v:shape="_x0000_s1500">АЦП
<div v:shape="_x0000_s1499">Преобразо-
вание
сигнала
<div v:shape="_x0000_s1508">Ограничи- тель уровня
<img src="/cache/referats/11388/image010.gif" v:shapes="_x0000_s1509"> <img src="/cache/referats/11388/image011.gif" v:shapes="_x0000_s1616"> <img src="/cache/referats/11388/image012.gif" v:shapes="_x0000_s1504"> <img src="/cache/referats/11388/image013.gif" v:shapes="_x0000_s1495 _x0000_s1497 _x0000_s1498"> <img src="/cache/referats/11388/image014.gif" v:shapes="_x0000_s1507">
<img src="/cache/referats/11388/image015.gif" v:shapes="_x0000_s1501">
<div v:shape="_x0000_s1617">
Преобразователь питающих напряжений
<div v:shape="_x0000_s1612">Устройства защиты АЦП
Рис. 2.1 Структурная схема аппаратной частиразрабатываемого устройства.
<span Times New Roman",«serif»"> 3. Выбор способа ввода цифрового сигнала вкомпьютер.
<span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»"> Существует несколько способов передачи цифрового сигнала от внешнегоустройства в компьютер: через последовательный порт, через параллельный порт,через слот на материнской плате (
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US">ISA<span Times New Roman",«serif»"> или <span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">PCI<span Times New Roman",«serif»"> интерфейс), через <span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">GAME<span Times New Roman",«serif»"> — порт. [3]<span Times New Roman",«serif»"> Последовательный порт предназначен для последовательной передачи вкомпьютер - в каждый момент последовательный порт можетпринимать один бит информации. Максимальная скорость передачи информациисоставляет 115 кБод. Доступ к последовательному порту
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">COM<span Times New Roman",«serif»">1 осуществляется через порты 3<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">F<span Times New Roman",«serif»">8-3<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">FF<span Times New Roman",«serif»">. Назначение портов следующее:<span Times New Roman",«serif»">3
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">F<span Times New Roman",«serif»">8 - регистр данных, также управляетскоростью передачи данных.<span Times New Roman",«serif»">3
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">F<span Times New Roman",«serif»">9 — старший байт командного регистра, управляет разрешением аппаратныхпрерываний<span Times New Roman",«serif»">3
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">FA<span Times New Roman",«serif»"> - старший байт командногорегистра, управляет аппаратными прерываниями, формируемыми последовательнымпортом.<span Times New Roman",«serif»">3
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">FB<span Times New Roman",«serif»"> - регистр управления линией.<span Times New Roman",«serif»">3
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">FC<span Times New Roman",«serif»"> - регистр управления модемом.<span Times New Roman",«serif»">3
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">FD<span Times New Roman",«serif»"> - регистр статуса линии.<span Times New Roman",«serif»">3
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">FE<span Times New Roman",«serif»"> - регистр статуса модема.<span Times New Roman",«serif»">3
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">FF<span Times New Roman",«serif»"> - регистр доступа к "<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">Stretch<span Times New Roman",«serif»"> <span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">Pad<span Times New Roman",«serif»">"<span Times New Roman",«serif»">Недостатками последовательного портаявляются: необходимость инициализации порта перед его использованием, установкаобработчиков аппаратных прерываний для синхронной работы с внешним устройством,сложность организации интерфейса с внешним устройством, связанное споследовательной передачей данных с определенной скоростью.
<span Times New Roman",«serif»"> Ввод данных через слот на материнской плате является наиболеебыстрым. Однако применение этого способацелесообразно лишь для устройств предъявляющих повышенные требования к скоростипередачи информации. Создание устройства, вставляемого в слот весьмазатруднительно, т.к. требует полной поддержки этим устройством интерфейсов
<span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">ISA<span Times New Roman",«serif»"> и <span Times New Roman",«serif»; mso-ansi-language:EN-US">PCI<span Times New Roman",«serif»">. Кроме того, несмотря наповышенные возможности, возрастает и сложность программного обеспечения.<span Times New Roman",«serif»"> Работа с портом джойстика является наиболее простым способом, но,естественно обладает и меньшими возможностями. Обмен данными с
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language:EN-US">GAME
<span Times New Roman",«serif»"> - портом осуществляется через порт с адресом 201. Через младшие 4 битаданного порта осуществляется чтение данных с внешнего устройства, 4 старшихбита представляют собой триггеры, которые могут быть в одном из двухсостояний - «включен/выключен». Видно, чтовозможностей этого интерфейса явно не хватает для решения поставленной задачи.<span Times New Roman",«serif»"> Наиболее приемлемым представляется организация обмена данными черезпараллельный порт (интерфейс
<span Times New Roman",«serif»;mso-ansi-language: EN-US">Centronics<span Times New Roman",«serif»">). Этот способ благодаря простотесопряжения и удобству программирования широко используется для подключения ккомпьютеру нестандартных внешних устройств. Особенности параллельного портаописаны ниже.<span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»">
<span Times New Roman",«serif»"> 3.1. Особенностипараллельного порта.
<span Times New Roman",«serif»"> Основным достоинством интерфейса Centronics является егостандартность - он есть на каждом компьютере и на всехкомпьютерах работает одинакового (правда с разной скоростью). Для подключениявнешнего устройства к параллельному порту не требуется открывать системный блоккомпьютера, что для многих пользователей может стать проблемой. Надо толькоподсоединить кабель к разъему на его задней стенке.
<span Times New Roman",«serif»"> Можно также отметить такое достоинство параллельного порта, как
<span Times New Roman",«serif»">простота его программирования на любомуровне. В большинстве языков программирования имеются процедуры взаимодействияв принтером, которые легко использовать и для программирования нестандартногоустройства. А так как с точки зрения программирования параллельный портпредставляет собой три программно доступных регистра, не вызывает затруднений инаписание программ нижнего уровня. Итак данный интерфейс можно рекомендовать впервую очередь для сопряжения с компьютером относительно несложных устройствбез предъявления жестких требований по скорости информационного обмена и длинелинии связи.
<span Times New Roman",«serif»"> Однако выбор разработчиком именно этого интерфейса для связи своего устройства с компьютеромдолжен быть осознанным и учитывать ряд ограничений.
<span Times New Roman",«serif»"> Во-первых, возможности реализацииразличных протоколов информационного обмена с устройством через параллельныйпорт невелики. Действительно небольшое количество сигнальный линий интерфейса ивозможности его программирования не позволяют реализовать обмен по прерываниямили прямой доступ к памяти. Практически приходится ограничиватьсяпрограммно-управляемым обменом. Кроме того, так как интерфейс параллельногопорта является программно-управляемым, скорость информационного обмена не можетбыть особенно велика и оказывается напрямую связанной с быстродействиемкомпьютера. Поэтому не имеет смысла сопряжение через параллельный портустройств, требующих обработки или передачи информации в реальном масштабевремени, таких как устройства ввода изображения, звуковые системы и т.д. Крометого, зависимость скорости информационного обмена от быстродействия компьютераделает практически нереализуемыми без специальных ухищрений быстродействующиепротоколы связи. Еще одной особенностью интерфейса является отсутствие на его разъеме шинпитания (есть только «земля»). Это означает, что сопрягаемоеустройство должно использовать внешний источник питания. Вообще говоря навзгляд авторов, в ряде случаев это не только не является недостатком интерфейсано скорее его достоинством. Нет искушения использовать питание от компьютера,что может привести к выходу его из строя.
<span Times New Roman",«serif»"> В 99% компьютеров имеется только один параллельный порт к которомудолжен подключаться принтер. Но и это ограничение часто не являетсясущественным. Во-первых, многие компьютеры, ориентированные на работу с