kl le hoang tuan 081561d

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GIAO TIẾP VÀ ĐIỀU KHIỂN QUANG BÁO QUA CỔNG USB 2.0 Giảng viên hướng dẫn : ThS NGUYỄN VĂN DŨNG Sinh viên thực : LÊ HOÀNG TUẤN MSSV : 081561D Lớp : 08DD2D Khóa : 12 TP Hồ Chí Minh, Tháng 01 Năm 2013 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG LỜI CẢM ƠN  Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô, giảng viên trường đại học Tơn Đức Thắng tận tình giảng dạy thời gian qua, giúp em có nhiều kiến thức chuyên môn trang bị kỹ để thực luận văn tốt nghiệp Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Dũng tận tình hướng dẫn, giúp em trình thực Do lượng kiến thức thời gian hạn chế nên khơng tránh sai sót, kính mong q thầy dẫn thêm Một lần em xin chân thành cảm ơn SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN  TP Hồ Chí Minh, Ngày … Tháng … Năm 2013 SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN  TP Hồ Chí Minh, Ngày … Tháng … Năm 2013 SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG MỤC LỤC  CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 12 1.1 Giới thiệu đề tài 12 1.2 Lý do, mục đích đề tài 12 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU PIC 18F4550 2.1 Giới thiệu chung PIC 18F4550 2.1.1 Các đặc điểm cổng USB 2.1.2 Các chế độ quản lý lượng 2.1.3 Cấu trúc dao động mềm dẻo 2.1.4 Các đặc điểm ngoại vi 2.1.5 Các đặc điểm vi điều khiển 2.2 Sơ đồ chân PIC 18F4550 2.3 Sơ đồ khối PIC 18F4550 2.4 Các cổng xuất nhập PIC 18F4550 2.5 Dao động xung nhịp 2.5.1 Dao động thạch anh, cộng hưởng gốm 2.5.2 Khối dao động nội 2.5.3 Các chế độ dao động nội 2.6 Bộ nhớ 2.7 Timer 2.8 Ngắt 2.9 Bộ biến đổi AD 2.10 Module USB 2.10.1 Các ghi khối USB 2.10.2 USB RAM 2.10.3 Ngắt USB 13 13 13 13 14 14 15 16 17 18 19 21 21 21 22 22 23 24 25 26 27 28 CHƯƠNG 3: CỔNG USB 2.0 3.1 Giới thiệu chung 3.1.1 Sự phát triển 3.1.2 Ưu điểm cổng USB 3.2 USB 2.0 3.2.1 Mơ hình 3.2.2 Giao tiếp vật lý 3.2.3 Các kiểu truyền 3.2.4 Giao thức truyền 3.2.4.1 Các trường tuyền thông USB 3.2.4.2 Các loại gói 3.2.5 Các trình truyền 3.2.5.1 Truyền điều khiển (Control Transfers) 3.2.5.2 Truyền ngắt (Interrupt Transfers) 3.2.5.3 Truyền khối (Bulk Transfers) 29 29 29 30 32 32 35 38 39 39 41 43 43 45 46 SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG 3.2.5.4 Truyền đồng (Isochronous Transfers) 3.2.6 Điểm danh 3.2.6.1 Mô tả thiết bị (Device Descriptors) 3.2.6.2 Mơ tả cấu hình (Configuration Descriptors) 3.2.6.3 Mô tả giao tiếp (Interface Descriptors) 3.2.6.4 Mô tả HID 3.2.6.5 Mô tả điểm cuối (End point) 3.2.7 Phần mềm điều khiển 47 48 49 51 52 53 54 54 CHƯƠNG 4: THƯ VIỆN USB TRONG CCS 4.1 Giới thiệu trình biên dịch CCS 4.2 Các thư viện sử dụng cho giao tiếp USB 4.2.1 Thư viện hàm 4.2.1.1 Các hàm điều khiển phục vụ giao tiếp 4.2.1.2 Các hàm định nghĩa cấu hình cho USB 4.2.2 Thư viện định nghĩa thiết bị 4.2.3 Thư viện mô tả thiết bị 55 55 55 55 55 57 58 59 CHƯƠNG 5: VISUAL BASIC 6.0 60 5.1 Giới thiệu Visual Basic 6.0 60 5.2 Thư viện hỗ trợ giao tiếp USB 60 CHƯƠNG 6: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG QUANG BÁO 6.1 Giới thiệu chung 6.2 Hệ thống quang báo dùng led đoạn 6.3 Hệ thống quang báo dùng led đơn 6.4 Hệ thống quang báo dùng LCD 6.5 Hệ thống quang báo dùng led ma trận 64 64 64 65 66 66 CHƯƠNG 7: THIẾT KẾ MẠCH 7.1 Thiết kế 7.1.1 Sơ đồ khối tổng thể hệ thống 7.1.2 Sơ đồ thuật toán tổng thể 7.1.3 Sơ đồ thuật toán hiển thị 7.1.4 Sơ đồ nguyên lý 7.1.4.1 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm 7.1.4.2 Sơ đồ nguyên lý khối quét cột 7.1.4.3 Sơ đồ nguyên lý khối xuất liệu 7.1.5 Sơ đồ layout 7.1.5.1 Layout khối xử lý trung tâm 7.1.5.2 Layout khối quét cột 7.1.5.3 Layout khối xuất liệu 7.2 Các linh kiện sử dụng 7.3 Tính tốn giá trị 7.3.1 Dòng qua led báo nguồn báo kết nối USB 7.3.2 Dòng qua led ma trận 67 67 67 68 69 70 70 71 72 73 73 74 75 76 82 82 83 SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG 7.4 Lập trình 7.4.1 Lập trình CCS cho PIC 18F4550 7.4.2 Lập trình giao diện máy tính 7.5 Mạch thực tế 7.5.1 Khối xử lý trung tâm 7.5.2 Khối quét cột 7.5.3 Khối xuất liệu 7.5.4 Led ma trận 8x32 84 84 91 96 96 97 98 99 CHƯƠNG 8: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 100 8.1 Kết luận 100 8.2 Hướng phát triển 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT  ADC ACK CPU EOP EUSART Analog to Digital Converter Acknowledgment Central Processing Unit End Of Packet Enhanced Universal Synchronous Receiver Transmitter HID Human Interface Device HS High-Speed Crystal/Resonator HSPLL High-Speed Crystal/Resonator with PLL enabled IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers INTOSC Internal Oscillator MIDI Musical Instrument Digital Interface MSSP Master Synchronous Serial Port NACK Negative Acknowledgment NRZI Non Return to Zero Inverted OSC Oscillators PLL Phase Loop Lock RAM Random Access Memory ROM Read Only Memory SIE Serial Interface Engine SOP Start Of Packet UEIE USB Error Interrupt Enable Register UEIR USB Error Interrupt Status Register UIE USB Interrupt Enable UIR USB Interrupt Status Register USB Universal Serial Bus VB Visual Basic XT Crystal/Resonator XTPLL Crystal/Resonator with PLL enabled SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN Bộ chuyển đổi tương tự sang số Báo nhận Đơn vị xử lý trung tâm Kết thúc gói Giao tiếp đồng tăng cường Lớp thiết bị giao tiếp Thạch anh cộng hưởng tốc độ cao Thạch anh cộng hưởng tốc độ cao với vịng khóa pha Viện kỹ thuật điện, điện tử Dao động nội Giao tiếp số âm Cổng nối tiếp đồng Báo nhận lỗi Dạng liệu không trả Bộ dao động Vịng khóa pha Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên Bộ nhớ đọc Công cụ giao tiếp nối tiếp Bắt đầu gói Thanh ghi cho phép ngắt lỗi USB Thanh ghi trạng thái ngắt lỗi USB Thanh ghi cho phép ngắt USB Thanh ghi trạng thái ngắt USB Cổng giao tiếp nối tiếp phổ biến Thạch anh cộng hưởng Thạch anh cộng hưởng vòng khóa pha LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU  Bảng 2.1: Các thông số PIC18 15 Bảng 3.1: So sánh giao tiếp USB với giao tiếp khác máy tính 31 Bảng 3.2: Các lớp thiết bị 34 Bảng 3.3: Quy định màu cáp USB 35 Bảng 3.4: Các loại trường PID giao tiếp USB 40 Bảng 3.5: Nội dung bảng mô tả thiết bị 50 Bảng 3.6: Nội dung bảng mô tả cấu hình 51 Bảng 3.7: Nội dung bảng mô tả giao tiếp 52 Bảng 3.8: Nội dung bảng mô tả Hid 53 Bảng 3.9: Nội dung bảng mô tả điểm cuối 54 SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG DANH MỤC CÁC HÌNH  Hình 2.1: Sơ đồ chân PIC 18F4550 Hình 2.2: Sơ đồ khối PIC 18F4550 Hình 2.3: Sơ đồ khối dao động PIC 18F4550 Hình 2.4: Khối ADC PIC 18F4550 Hình 2.5: Khối USB PIC 18F4550 Hình 2.6: Vùng nhớ USB RAM Hình 2.7: Các ngắt USB 16 17 20 24 25 27 28 Hình 3.1: Ký hiệu, cổng cáp USB Hình 3.2: Mơ hình kết nối Bus USB Hình 3.3: Sơ đồ kết nối Bus Hình 3.4: Kết nối USB theo hình qua Hub Hình 3.5: Lõi cáp USB Hình 3.6: Loại ổ cắm A B Hình 3.7: Cáp kết nối đầu loại A-B Hình 3.8: Kết nối thiết bị USB Full speed Hình 3.9: Kết nối thiết bị USB Low speed Hình 3.10: Dữ liệu kiểu NRZI Hình 3.11: Cấu trúc gói Token Hình 3.12: Gói SOF Hình 3.13: Các gói liệu Hình 3.14: Gói bắt tay Hình 3.15: Các gói tin giai đoạn truyền điểu khiển Hình 3.16: Các gói tin giai đoạn truyền điểu khiển Hình 3.17: Các gói tin giai đoạn truyền điểu khiển Hình 3.18: Các giai đoạn truyền ngắt Hình 3.19: Các giai đoạn truyền khối Hình 3.20: Truyền đồng Hình 3.21: Quá trình nhận thiết bị USB 29 32 33 34 35 35 36 37 37 39 41 41 42 42 43 44 44 45 46 47 49 Hình 6.1: Cấu tạo bên thực tế led đoạn Hình 6.2: Cấu tạo led đơn Hình 6.3: Các loại led đơn Hình 6.4: Sơ đồ nguyên lý thực tế led ma trận 8x8 64 65 65 66 Hình 7.1: Sơ đồ khối hệ thống Hình 7.2: Sơ đồ thuật toán tổng thể Hình 7.3: Sơ đồ thuật tốn hiển thị Hình 7.4: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm Hình 7.5: Sơ đồ nguyên lý khối quét cột Hình 7.6: Sơ đồ nguyên lý khối xuất liệu 67 68 69 70 71 72 SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG vi_tri++; } } // Chuong trinh cho chu chay tu trai sang phai void kieu_2(void) { int j; for(j=0;j5) { vi_tri=0; copy_font1(); ky_tu1 ; } else { led[31]=font_buffer[vi_tri]; vi_tri++; } } void dichtrai(void) { ky_tu=4; while(ky_tu=-1) { if (usb_kbhit(1)) { break; } kieu_2(); delay_ms(time); } } void usb_debug_task(void) { static int8 last_connected; static int8 last_enumerated; int8 new_connected; int8 new_enumerated; new_connected=usb_attached(); new_enumerated=usb_enumerated(); if (new_connected && !last_connected) printf("\r\n\nUSB connected, waiting for enumaration "); if (!new_connected && last_connected) printf("\r\n\nUSB disconnected, waiting for connection "); if (new_enumerated && !last_enumerated) printf("\r\n\nUSB enumerated by PC/HOST"); if (!new_enumerated && last_enumerated) printf("\r\n\nUSB unenumerated by PC/HOST, waiting for enumeration "); last_connected=new_connected; last_enumerated=new_enumerated; } void main(void) { SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN 88 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG int8 i; char speed[1]; char type[1]; set_tris_B(0); set_tris_D(0); output_B(0xff); output_D(0xff); setup_timer_0(RTCC_8_BIT|RTCC_DIV_16); //tan so timer0 = precase/16 set_timer0(6); //dat gia tri ban dau cho RTC enable_interrupts(global);//cho phep ngat toan cuc enable_interrupts(int_rtcc); usb_init_cs(); while (TRUE) { usb_task(); usb_debug_task(); if (usb_enumerated()) { if (usb_kbhit(1)) { usb_get_packet(1, in_data, 64); } leng_string(); // Lay dai speed[0]=in_data[leng-2]; if(speed[0]=='A') { time=1000; } else { if(speed[0]=='B') { time=500; } else { SVTH: LÊ HOÀNG TUẤN 89 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS NGUYỄN VĂN DŨNG if(speed[0]=='C') { time=250; } else { time=100; } } } for (i=0;i