TÌM HIỂU VÀ PHÂN TÍCH
USB VÀ CHUẨN KẾT NỐI USB
USB (Universal Serial Bus) là một chuẩn kết nối và truyền dữ liệu số tuần tự, tốc độ cao, đa năng, đa môi trường, dùng trong dân dụng, công nghiệp, môi trường cố định, di chuyển trên ô tô như: cổng sạc, màn hình trên ô tô, camera hành trình Do sử dụng đa môi trường nên USB là chuẩn phổ biến nhất hiện nay với khoảng 2 tỷ cổng sản xuất/năm USB có khả năng nổi bật là khả năng cắm nóng và khả năng cấp năng lượng điện cho ngoại vi. Ban đầu, USB sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính, chúng thường được thiết kế dưới dạng các đầu cắm cho các thiết bị tuân theo chuẩn cắm-và-chạy mà với tính năng cắm nóng thiết bị (nối và ngắt các thiết bị không cần phải khởi động lại hệ thống). Được phát hành vào năm 1996, tiêu chuẩn USB hiện được duy trì bởi tổ chức USB-IF Đã có bốn thế hệ USB, gồm: USB 1.x, USB 2.0, USB 3.x và USB4
1.2 SỰ RA ĐỜI CỦA USB
USB đã xuất hiện từ năm 1996 Công nghệ USB đã trải qua hai thế hệ – USB 1.0 và USB 2.0 Đến tháng 8 năm 2008, tiêu chuẩn USB 3.0 được công bố và nhanh chóng được áp dụng Cụ thể:
Năm 1994, bảy công ty bao gồm Compaq, DEC, IBM, Intel, Microsoft, NEC và Nortel đã cùng nhau phát triển chuẩn kết nối mới Các tiêu chí được đặt ra cho chuẩn kết nối này là "bền, rẻ, đơn giản, dễ sản xuất và sử dụng".
Tháng 1/1996, chuẩn USB 1.0 được công bố Ở thời điểm này, những mẫu USB đâu tiên được chia ra làm hai loại với tốc độ lần lượt là 1,5 Mb/giây và 12 Mb/giây. Tháng 4/2000, nhu cầu về tốc độ truyền tải lớn đã khiến cho chuẩn USB 2.0 ra đời. USB thế hệ hai có tốc độ lên tới 480 Mb/giây, cao hơn thế hệ cũ khoảng 40 lần. Chuẩn kết nối này đã khiến cho việc kết nối máy tính với các thiết bị ngoại vi đòi hỏi tốc độ truyền tải dữ liệu lớn như như máy in và webcam trở nên dễ dàng Thêm vào đó, chuẩn kết nối này còn có lợi thế là tương thích với các thiết bị sử dụng công nghệ 1.0.
Tháng 12/2000, kết nối USB được tích hợp vào ổ cứng dẫn đến sự xuất hiện của ổ cứng USB Mở đầu cho xu hướng này là IBM với ổ USB "DiskOnKey" dung lượng
8 MB Sản phẩm đã được đưa vào danh sách "100 thiết bị kinh điển" của tạp chí Time bởi sự tiện lợi và đơn giản trong cách sử dụng, "ăn đứt" loại đĩa mềm 3,5-inch thời đó.
Tháng 5/2005, công nghệ kết nối USB không dây được giới thiệu giúp cho việc sử dụng các thiết bị ngoại vi trở nên dễ dàng hơn.
Tháng 11/2008, chuẩn USB 3.0 ra đời Tốc độ của kết nối USB 3.0 lúc này đã đạt mức 5 Gb/giây tương đương với 5.000 Mb/giây, nhanh hơn USB 2.0 khoảng 10 lần Tốc độ này có thể sánh ngang với kết nối FireWire 800.
Tháng 7/2012, kết nối USB được phát triển lên mức có thể dẫn nguồn điện lớn hơn cho các thiết bị như máy tính hay ổ cứng gắn ngoài.
Tháng 9/2012, kết nối USB 3.0 phát triển mạnh mẽ Theo tính toán, hiện tại có hơn
600 sản phẩm sử dụng kết nối USB 3.0 trên thị trường Trong khi đó, số lượng thiết bị dùng kết nối này vào cùng kỳ năm ngoái chỉ đạt 275 đơn vị.
Có hiệu suất cao hơn nhiều so với FireWire, USB đang dần trở thành một trong những kết nối thống trị thị trường trong nhiều năm qua Trước mắt, chuẩn kết nối này vẫn còn phải đối mặt với nhiều đối thủ khác như Thunderbolt của Intel Tuy nhiên, USB 3.0 vẫn có lợi thế là giá rẻ hơn
Như đã nêu ở trên, USB được sử dụng để kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính hoặc giữa các thiết bị với nhau.
Hiện nay nó còn được sử dụng làm đầu sạc cho các thiết bị di động.
Ngoài ra nó còn rất nhiều các công dụng hữu ích khác như:
+ Chạy các ứng dụng mà không cần tải về máy.
+ Lưu dữ liệu riêng tư
+ Làm chìa khóa mở máy tính
Với những công dụng vô cùng hữu ích như vậy, nên USB ngày càng được sử dụng rộng rãi trên các thiết bị máy tính và các thiết bị cá nhân khác.
1.4.1 Chuẩn kết nối USB Type-A Đây là chuẩn kết nối USB thông dụng nhất hiện nay, thường được sử dụng và xuất hiện trên laptop, PC hay các thiết bị điện tử để truyền, nhận dữ liệu hoặc cung cấp năng lượng
Thiết kế của chuẩn kết nối Type-A là một miếng nhựa, phía trên có các tiếp điểm bằng kim loại để kết nối truyền tải dữ liệu, điện năng Phần bên ngoài hình chữ nhật được bọc bằng khung kim loại dát dẹt khiến Type-A có thể dễ dàng gỡ bỏ khỏi kết nối USB Type-A chịu được nhiều lần cắm, tháo kết nối trong suốt thời gian sử dụng Phần lãy kim loại giúp USB Type-A đảm bảo được kết nối chắc chắn, tốc độ truyền dẫn dữ liệu và khả năng truyền tải điện năng nhờ đó không bị gián đoạn.
Chúng ta sẽ có 2 dạng cổng kết nối USB Type-A đó là Type-A Male (đầu đực thường đầu của cáp kết nối) và Type-A Female (đầu cái thường là cổng kết nối trên thiết bị).
1.4.2 Chuẩn kết nối USB Type-B
Khác với Type-A, chuẩn kết nối Type-B được sử dụng trên các thiết bị ngoại vi như máy ảnh, máy in,
Thiết kế của Type-B có hình dạng vuông vát góc ở 2 đầu kết nối Giống với Type-A, Type-B sử dụng các mấu ở đầu USB và các lãy nhỏ bên trong để cố định kết nối Các chân pin được bố trí khác với Type-A để phù hợp với mục đích sử dụng.
Cũng như ở kết nối Type-A chúng ta cũng sẽ có Type-B Male và Type-B Female Do thường sử dụng để kết nối giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi, nên sợi cáp thường có thiết kế Type-A to Type-B
1.4.3 Chuẩn kết nối Micro USB Type-A
CARD VIDEO VÀ CHUẨN KẾT NỐI VGA
2.1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VIDEO CARD – BO MẠCH ĐỒ HỌA
Tên khác: Thẻ đồ họa, thẻ màn hình (Graphics Card, VGA…)
Bo mạch đồ họa là bo mạch cắm thêm vào máy tính có nhiệm vụ chuyển các hình ảnh được tạo bên trong máy tính thành các tín hiệu điện tử cần thiết mà màn hình máy tính có thể hiển thị lên Nó quyết định số lượng màu, tần số quét và độ phân giải tối đa có thể được hiển thị.
Sử dụng card đồ họa mang lại những hình ảnh sống động, sắc nét và chi tiết Đây là điều mà việc một mình CPU (bộ xử lý) không thể làm được.
Trên các bo mạch đồ họa có chứa bộ nhớ (VRAM), và chip đồ họa (GPU) riêng dành cho chúng.
Ngày nay, bo mạch đồ họa có khả năng xuất tín hiệu qua hai cổng: cổng tín hiệu tương tự (D-Sub) và cổng tín hiệu số (DVI) Cổng tín hiệu số được sử dụng cho các màn hình tinh thể lỏng (LCD) mới hiện nay.
Tuy mạch đồ họa có thể được tích hợp sẵn trong bo mạch chủ của bạn, việc sử dụng một bo mạch lắp rời sẽ cần thiết đối với các ứng dụng cần đến khả năng xử lý đồ họa cao như những game cao cấp(Ví dụ: Doom3, F.E.A.R, Oblivion…) hay các trình xử lý đồ họa 3 chiều (3Ds MAX chẳng hạn).
BỘ XỬ LÝ ĐỒ HỌA (GPU)
- Bộ phận xử lý đồ họa (GPU, graphics processing unit) là một vi mạch chuyên dụng được thiết kế để thao tác và truy cập bộ nhớ đồ họa một cách nhanh chóng, đẩy nhanh việc tạo ra các hình ảnh trong bộ đệm khung hình (framebuffer) trước khi xuất ra màn hình hiển thị GPU được sử dụng trong các hệ thống nhúng, điện thoại di động, máy tính cá nhân, máy trạm và máy chơi trò chơi điện tử video (console).
- Là thành phần quan trọng nhất quyết định sức mạnh đồ họa, có ý nghĩa như CPU trong máy tính
- GPU hiện đại rất hiệu quả trong các thao tác đồ họa máy tính và xử lý hình ảnh. Kiến trúc song song ở mức độ cao làm cho nó hiệu quả hơn so với các CPU đa dụng vì việc xử lý một khối lượng lớn dữ liệu được thực hiện song song Trong một máy tính
- cá nhân một GPU có thể nằm trên trên một bảng mạch rời, được nhúng trên bo mạch chủ, hoặc tích hợp trong một số CPU.
- Do phải xử lý một khối lượng công việc lớn khi chơi game hoặc thực hiện các tác vụ liên quan nên bộ xử lý đồ họa thường toả một lượng nhiệt lớn, cũng như CPU, các bo mạch đồ họa cũng cần tản nhiệt cho GPU
- Cách thức tản nhiệt với các GPU thường là:
+) Sử dụng tấm, phiến tản nhiệt (không dùng quạt) để tản nhiệt tự nhiên Hình thức này trước kia chỉ phù hợp với các GPU có xung nhịp thấp Hiện nay đã có những hãng (như Asus) rất thành công trong việc tạo những phiến tản nhiệt tĩnh (tản nhiệt silent) cho bảng mạch đồ họa trung, cao cấp, tận dụng được quạt của CPU và thùng máy tản nhiệt qua những ống đồng và các phiến dẫn nhiệt. +) Sử dụng tấm, phiến tản nhiệt kết hợp dùng quạt.
+) Tản nhiệt bằng chất lỏng: Rất hiếm gặp hình thức này ở các bảng mạch đồ họa khi xuất xưởng Thông thường hình thức này do người dùng thay thế cách tản nhiệt nguyên bản của bảng mạch đồ họa để ép xung.
- Do bộ nhớ đồ họa cũng phát sinh nhiệt nên trong các cách tản nhiệt trên, tấm tản nhiệt thường bao trùm và tản nhiệt luôn cho bộ nhớ đồ họa tuy rằng một số bảng mạch đã không tản nhiệt cho bộ nhớ đồ họa hoặc thiết kế các phiến tản nhiệt riêng.
- Để xử lý các tác vụ đồ họa và lưu trữ kết quả tính toán tạm thời, bảng mạch đồ họa có các bộ nhớ riêng hoặc các phần bộ nhớ dành riêng cho chúng từ bộ nhớ chung của hệ thống, trong các trường hợp khác bộ nhớ cho xử lý đồ họa được cấp phát với dung lượng thay đổi từ bộ nhớ hệ thống.
- Dung lượng của bộ nhớ đồ họa một phần quyết định đến: độ phân giải tối đa, độ sâu màu và tần số làm tươi mà bo mạch đồ họa có thể xuất ra màn hình máy tính Do vậy dung lượng bộ nhớ đồ họa là một thông số cần quan tâm khi lựa chọn một bo mạch đồ họa Dung lượng bộ nhớ đồ họa có thể có số lượng thấp (1 đến 32 Mb) trong các bo mạch đồ họa trước đây, 64 đến 128 Mb trong thời gian hai đến ba năm trước đây và đến nay đã thông dụng ở 256 Mb với mức độ cao hơn cho các bo mạch đồ họa cao cấp (512 đến 1Gb và thậm chí còn nhiều hơn nữa).
- Tuy nhiên, dung lượng không phải là một yếu tố quyết định tất cả, khi mà việc tăng dung lượng bộ nhớ đã không trở thành hữu ích cho bảng mạch đồ họa, các nhà thiết kế đã chuyển hướng sử dụng các bộ nhớ có tốc độ cao hơn, do đó đến nay đã có rất nhiều chuẩn bộ nhớ đồ họa đã từng được sử dụng: (FPM DRAM, VRAM, WRAM, EDO DRAM, SDRAM, MDRAM, SGRAM, DDR SDRAM, DDR-II SDRAM, và gần đây là GDDR-3 SDRAM, GDDR-4 SDRAM.)
- Có một điều rằng bảng mạch đồ họa khác nhau lại sử dụng các tốc độ đồ họa thay đổi tuỳ thuộc vào bảng mạch đó dùng GPU nào Chúng không được sử dụng ở tốc độ tối đa theo như thiết kế Một số hãng sản xuất có thể thiết kế và thiết đặt sẵn để bảng mạch đồ họa làm việc với tốc độ bộ nhớ cao hơn so với mặc định (overclock)
RAMDAC (RANDOM-ACCESS-MEMORY DIGITAL-TO-ANALOG CONVERT – BỘ CHUYỂN ĐỔI SỐ TƯƠNG TỰ RAM)
- Có chức năng chuyển đổi các tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để hiển thị trên màn hình máy tính cũ sử dụng công nghệ CRT Tốc độ của RAMDAC có thể cao hơn tốc độ làm việc của bộ xử lý đồ họa.
VIDEO BIOS (BASIC INPUT-OUTPUT SYSTEM)
CHUẨN KẾT NỐI HDMI
- Hitachi, Matsushita Electric Industrial, Philips, Silicon Image, Sony, Thomson (RCA – Root Cause Analysis), and Toshiba là những nhà đồng sang lập ra HDMI. Các nhà sáng lập này đã phát triển phiên bản đầu tiên HDMI 1.0 vào ngày 16/04/2002 với mục tiêu là có thể tạo ra một đầu nối AV tương thích ngược với DVI (Digital Visual Interface)
- Trung tâm ủy quyền kiểm tra (ATC) là nơi thử nghiệm các sản phẩm của HDMI, được mở ra bởi Silicon Image vào ngày 23/06/2003 tại California, Hoa Kỳ ATC đầu tiên ở Ấn Độ được mở ra bởi Philips vào ngày 12/06/2008 tại Bangalore
- HDMI được cung cấp để truyền tín hiệu nghe nhìn truyền hình kỹ thuật số từ đầu đĩa DVD, hộp set-top và các nguồn âm thanh hình ảnh khác đến TV, máy chiếu và các màn hình video khác HDMI có thể mang dữ liệu âm thanh đa kênh chất lượng cao và có thể mang tất cả các định dạng video điện tử tiêu dùng tiêu chuẩn và độ nét cao
- HDMI là một chuẩn kết nối được sử dụng cho các thiết bị nghe nhìn như truyền hình với độ nét cao và hệ thống rạp hát tại nhà Với 19 dây được bọc trong một cáp duy nhất giống như dây USB, HDMI có thể mang băng thông 5 Gbps (gigabits mỗi giây) Con số này cao hơn gấp đôi băng thông cần thiết để truyền dẫn âm thanh và video đa kênh Điều này và nhiều yếu tố khác đã làm cho HDMI trở nên hấp dẫn hơn nhiều so với những “người tiền nhiệm’, cáp component video, cáp S-video và cáp composite video
- HDMI là cổng kết nối âm thanh/video kỹ thuật số đầu tiên và duy nhất hỗ trợ trong ngành công nghiệp HDMI cung cấp sự kết nối giữa bất kỳ nguồn A/V nào, ví dụ như hộp set-top, đầu đĩa DVD hoặc đầu thu A/V và màn hình âm thanh, video, chẳng hạn như TV kĩ thuật số (DTV), qua một cáp duy nhất HDMI cung cấp video tiêu chuẩn, nâng cao, cộng với âm thanh kỹ thuật số đa kênh trên một sợi cáp duy nhất Truyền tất cả các tiêu chuẩn ATSC HDTV (Advanced Televison Systems Committee) và hỗ trợ cổng 8-channel, 192kHz, âm thanh kỹ thuật số không nén, tất cả các định dạng nén hiện có và định dạng âm thanh kĩ thuật số với băng thông dự phòng để đáp ứng các cải tiến và yêu cầu trong tương lai
- HDMI có thể cung cấp âm thanh hoặc hình ảnh chất lượng cao mà không có nguy cơ mất chất lượng do chuyển đổi hoặc nén tín hiệu video hoặc âm thanh
- Hình ảnh qua HDMI mượt mà và sắc nét hơn Âm thanh cũng có độ sắc, nét và căng, không bị biến dạng Và dĩ nhiên, sử dụng cáp đơn HDMI có thể loại bỏ rất nhiều dây cáp lộn xộn bám xung quanh bộ rạp hát tại nhà của bạn
- Do thuộc tính kỹ thuật số của nó, HDMI hoạt động tốt với các màn hình fixed - pixel ví dụ như màn hình LCD, plasma hoặc màn hình DLP và máy chiếu HDMI cho phép bạn kết nối chính xác từng pixel độ phân giải gốc của màn hình với bất kỳ nguồn nào bạn đã kết nối Các hệ thống HDMI cũng sẽ tự động chuyển đổi hình ảnh sang định dạng thích hợp nhất, chẳng hạn như 16:9 hoặc 4:3 Tín hiệu HDMI có bản chất là kỹ thuật số trong khi TV và radio thông thường hoạt động dựa trên tín hiệu analog, ngược lại HDTV hoạt động dựa trên tín hiệu kỹ thuật số HDMI có một số thông minh tích hợp cho phép bạn điều khiển bất kỳ thiết bị nào kết nối với HDMI thông qua một điều khiển từ xa
- HDMI sử dụng tín hiệu vi sai tối thiểu (TDMS – Transition-minimized Differential Signaling) để chuyển thông tin từ nơi này sang nơi khác TDMS là một cách mã hóa tín hiệu để đảm bảo chất lượng của nó khi truyền dọc theo chiều dài của dây
- TDMS là một công nghệ để truyền dữ liệu nối tiếp tốc độ cao và được sử dụng bởi các giao diện video DVI và HDMI, cũng như các giao diện truyền thông kỹ thuật số khác Tiêu chuẩn này mã hóa dữ liệu 8-bit thành tín hiệu 10-bit và truyền chúng bằng cách sử dụng truyền vi sai.
- Thiết bị gửi, ví dụ như đầu phát HD-DVD sẽ mã hóa tín hiệu để giảm số lần chuyển đổi Hãy tưởng tượng rằng mỗi quá trình chuyển đổi như một sự sụt giảm mạnh, khi tín hiệu truyền đi, sự sụt giảm này sẽ bắt đầu làm “hao mòn”, mất mát tín hiệu. Bước mã hóa sẽ giúp bảo vệ chất lượng tín hiệu bằng cách làm giảm đi khả năng suy giảm của tín hiệu.
- Thiết bị nhận, ví dụ như HDTV sẽ giải mã tín hiệu Thiết bị sẽ so sánh sự khác biệt (chênh lệch) giữa tín hiệu và nghịch đảo của tín hiệu Thiết bị sẽ sử dụng thông tin này để bù đắp cho những mất mát trên đường truyền.
- DDC được sử dụng để định hình và trao đổi trạng thái giữa máy phát và máy thu (Điều chỉnh các thông số như độ sang, độ tương phản, …)
- CEC (Consumer Electronics Control) cung cấp các chức năng điều khiển nâng cao (Cho phép các thiết bị được kết nối HDMI.
- Để kết nối với TV HD, màn hình phẳng kỹ thuật số và các thành phần khác có kết nối HDMI với đầu DVD kỹ thuật số, đầu thu kỹ thuật số và các thiết bị khác có kết nối HDMI.
- Giải trí: Đầu DVD, DTV, máy quay phim, thiết bị màn hình máy tính, đặc biệt là màn hình LCD
- Blue ray disc video và DVD HD
- HDMI hữu ích nhất khi được sử dụng với các thiết bị âm thanh hoặc video kỹ thuật số bao gồm máy chơi game như PS3 và Xbox 360 cũng như đầu phát Blue-ray và hộp set-top.
1 HDMI 1.0: Được giới thiệu vào tháng 12/2002, HDMI 1.0 bắt đầu bằng cách hỗ trợ khả năng truyền tín hiệu video kỹ thuật số (tiêu chuẩn hoặc độ phân giải cao) bằng tín hiệu âm thanh hai kênh qua một cáp, ví dụ như giữa đầu phát DVD được trang bị HDMI và TV hoặc máy chiếu video
CHUẨN KẾT NỐI RS232
RS-232 được giới thiê ºu ban đầu vào năm 1960 để truyền dữ liê ºu liên lạc nối tiếp Nó chính thức xác định các tín hiệu kết nối giữa thiết bị đầu cuối dữ liệu (DTE) và thiết bị kết cuối mạch dữ liệu hoặc thiết bị truyền dữ liệu (DCE), ví dụ như: Modem… RS-232 đã được sử dụng rô ºng rãi trong các cổng nối tiếp máy tính và các thiết bị truyền thông công nghiê ºp Đầu nối DB-25 được mô tả trong tiêu chuẩn RS-232
DCE: Thiết bị kết cuối dữ liê ºu DTE: Thiết bị đầu cuối dữ liê ºu EIA 232 là tên cũ của RS232
Cổng RS-232 đã từng là 1 tính năng tiêu chuẩn cho truyền thông nối tiếp của máy tính Máy tính cá nhân sử dụng để kết nối không chỉ với modem mà còn với máy in, chuô 't máy tính, lưu trư뀃 dư뀃 liê 'u, ngu+n điê 'n liên tụcvà các thiếu bị vi ngoại khác.
Tiêu chuẩn được đổi tên nhiều lần trong lịch sử của nó khi tổ chức tài trợ đổi tên và có nhiều tên khác nhau là EIA RS-232, EIA-232, và gần đây nhất l4 TIA-232
Trong thực tế cổng RS232 hay còn gọi là cổng COM có hai loại đầu nối đó là DB-25 và DB-9 Trong DB-25, có 25 chân có sẵn được sử dụng cho nhiều ứng dụng, nhưng một số ứng dụng không sử dụng toàn bộ 25 chân Vì vậy, đầu nối 9 chân được chế tạo để thuận tiện cho các thiết bị kết nối với nhau Sau đây là cấu tạo cổng DB-9 và DB-25:
- RS232 hoạt động với chế độ giao tiếp hai chiều trao đổi dữ liệu với nhau Hai thiết bị sẽ được kết nối với nhau gồm DTE (thiết bị đầu cuối) xử lý dữ liệu số và DCE (thiết bị truyền dữ liệu) có các chân như TXD, RXD, RTS, CTS, …
- Nguồn DTE, RTS tạo yêu cầu gửi dữ liệu Sau đó DCE và CTS sẽ xóa đường dẫn nhận dữ liệu Sau khi xóa đường dẫn, nó sẽ đưa ra tín hiệu cho RTS của nguồn DTE gửi dữ liệu Các bit được truyền từ DTE sang DCE.
- Nguồn DCE đưa ra yêu cầu được tạo bởi RTS và CTS ở bộ nguồn DTE, xóa đường dẫn dữ liệu và đưa ra tín hiệu để gửi dữ liệu
RS232 được tạo ra với hai phiên bản là RS232B (cũ) và RS232C (mới) Hiện nay, phiên bản RS232B đã trở nên lỗi thời và ít được sử dụng Thay vào đó, RS232C nổi tiếng hơn và sử dụng phổ biến hơn Cổng Com RS232 là tên gọi của các cổng kết nối trên máy tính sử dụng chuẩn kết nối RS232C, gọi tắt là cổng Com
Cổng Com RS232 là tên gọi của các cổng kết nối trên máy tính sử dụng chuẩn kết nối
RS232C, gọi tắt là cổng Com Thông thường, một chiếc máy tính sẽ có từ một đến hai cổng Com giúp kết nối và truyền tải dữ liệu từ máy tính đến một thiết bị ngoại vi nào đó, như chuột, modem, thiết bị đo lường, … Có những máy tính có nhiều hơn hai cổng Com, thường con số này chỉ dừng lại ở 4 cổng và được đánh dấu là Com 1, Com 2, …
Số lượng chân của cổng Com này trên máy tính sẽ phụ thuộc vào đời máy và main của máy tính Dù bạn không am hiểu về máy tính, bạn vẫn rất dễ dàng để nhận ra cổng Com trên main máy bởi vì số chân của cổng này nhiều hơn chỗ cắm USB, lên đến 9 hoặc 25 chân Do đó, kích thước cổng Com cũng lớn hơn những cổng khác
4.5 ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA RS232 Ưu điểm
- RS232 phổ biến, dễ kiếm và chi phí rẻ
- Kết nối giao tiếp đơn giản
- Tốc độ truyền khá nhanh
- Khả năng chống nhiễu tốt
- Có thể tháo lắp khi máy tính đang được cắm điện
- Tốc đô º truyền dữ liê ºu rất châ ºm: chỉ khoảng 100kb/s
- Khoảng cách truyền dữ liê ºu ngắn: Truyền tín hiê ºu tối đa 15 mét
- Sự thay đổi điê ºn áp lớn và yêu cầu đối với nguồn cung cấp tích cực và tiêu cực làm tăng mức tiêu thụ điê ºn năng của giao diê ºn và làm phức tạp thiết kế cung cấp
- Các định nghĩa của 2 đầu liên kết không đối xứng Điều này làm cho viê ºc phân công vai trò của thiết bị mới được phát triển có vấn đề
- Các đường bắt tay và điều khiển của giao diê ºn nhằm mục đích thiết lâ ºp và gỡ bỏ mạch liên lạc, đă ºc biê ºt viê ºc sử dụng các đường bắt tay để điều khiển các luồng tín hiê ºu không được thực hiê ºn 1 cách tin câ ºy trong nhiều thiết bị
- Không có phương pháp nào được chỉ định để gửi điê ºn đến mô ºt thiết bị
4.6 MỘT SỐ LƯU Ý KHI SỬ DỤNG
1.Có hai mức điện áp giới hạn đi qua cổng Com là mức điện áp trên và mức điện áp dưới, chuẩn này quy định giới hạn trên là +12V và giới hạn dưới là -12V
2.Trở kháng tải cũng được giới hạn với điều kiện: phải lớn hơn 3000 ôm và nhỏ hơn
3.Giao diện tiếp nối RS232 trong cổng Com được chia làm hai mức điện áp chuẩn:
- Mức logic 0: điện áp nằm trong khoảng 3V đến 12V
- Mức logic 1: điện áp nằm trong khoảng -12V đến -3V.
4 Chiều dài dây dẫn hoặc cáp nối phải dưới 15m để không gây ảnh hưởng đến việc truyền tải dữ liệu
- Các hệ PC cũ có thể kết nối với các bị ngoại vi như chuột, máy in, modem, …
- Sử dụng trong các máy PLC, máy CNC, bộ điều khiển servo, …
- Bảng vi điều khiển, máy in hóa đơn, hệ thống điểm bán hàng, …
CHUẨN KẾT NỐI ZIGBEE
5.1 THÔNG TIN KHÁI QUÁT, CẤU TRÚC VÀ CÁC PHIÊN BẢN ZIGBEE
Zigbee là một giao thức mạng không dây, dùng để kết nối các thiết bị lại với nhau
5.1.2 TIÊU CHUẨN ĐỂ XÂY DỰNG ZIGBEE
Công nghệ ZigBee được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn 802.15.4 của tổ chức IEEE – Hội Kỹ Sư Điện và Điện Tử IEEE 802.15.4 là một tiêu chuẩn được phát triển để cung cấp một khuôn khổ và các lớp thấp hơn trong mô hình OSI cho các mạng kết nối không dây công suất thấp, chi phí thấp.
Tiêu chuẩn 802.15.4 này sử dụng tín hiệu radio có tần sóng ngắn Công nghệ ZigBee vì thế cũng dùng sóng radio ZigBee có kiến trúc nhiều tầng như chuẩn 802.15.4.
- Tầng vật lý (PHY): xác định các chức năng, thủ tục về điện, cơ, quang để kích hoạt, duy trì và giải phóng các kết nối vật lý giữa các hệ thống mạng, hoạt động chủ yếu trong 3 tầng sóng:
Dải 868 MHz cho Châu Âu, Nhật: Trong giải này chỉ có 1 kênh (kênh số 0) và tốc độ truyền khá thấp chỉ khoảng 20kb/s
Dải 915 MHz cho khu vực Bắc Mỹ: ó 10 kênh tín hiệu với dải từ 1-10 và tốc độ khoảng 40kb/s
Dải 2.4 GHz cho các nước khác: Có tới 16 kênh tín hiệu từ 11-26 và tốc độ truyền tải rất cao tới 250kb/s
- Tầng MAC (Medium Access Control): cung cấp các cơ chế đánh địa chỉ và điều khiển truy cập kênh giúp máy tính này có thể trao đổi hoặc truyền dữ liệu với máy tính khác
- Tầng Mạng (Networking): thực hiện các chức năng chọn đường đi (routing) cho các gói tin nguồn tới đích có thể trong cùng một mạng hoặc khác mạng nhau
- Tầng bảo mật (Security): thực hiện chức năng bảo mật dữ liệu và thông tin
- Tầng Giao diện lập trình ứng dụng
- Tầng Ứng Dụng (Application): Xác định giao diện cho giao tiếp người và môi trường mạng
5.2 ƯU – NHƯỢC ĐIỂM CỦA ZIGBEE
- Cấu trúc mạng linh hoạt.
- Tiết kiệm năng lượng: ZigBee tiêu tốn rất ít năng lượng cho nên sẽ giúp tiết kiệm điện tối đa
- Dễ dàng cài đặt, thiết lập mạng vô cùng đơn giản và dễ dàng
- Khả năng mở rộng tốt: Cơ chế định địa chỉ 64bit có thể mở rộng đến 65000 mạng, có khả năng bao quát toàn bộ nhà máy công nghiệp.
- Có giá thành rẻ: Bao gồm chi phí mua thiết bị, chi phí lắp đặt và chi phí bảo trì Các thiết bị ZigBee có thể hoạt động bằng pin chính trong vài năm mà không cần có bộ sạc, đồng thời các nút có thể hoạt động ở chế độ nghỉ (sleep mode) giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng - ZigBee có một chi phí rất thấp Tuổi thọ pin dài.
- Tính bảo mật tương đối cao: Chuẩn ZigBee hỗ trợ bảo mật trên nhiều tầng, gồm có tầng xác thực cơ bản, mã hóa AES 128bit, bảo mật trong cơ cấu hình thành và sát nhập nút mới vào mạng.
- Có tính ổn định: Mạng ZigBee hình lưới có đặc điểm tự thích nghi, có khả năng tự xây dựng lại và hoạt động như bình thường ngay cả khi một vài nút bị hỏng, hoặc tìm đường đi khác khi đường đi thông thường bị chặn
- Có thể kết hợp với các thiết bị Zigbee khác một cách dễ dàng để mở rộng tính năng thông minh như các hệ thống cảm biến Zigbee, đèn thông minh kết nối Zigbee…
- Zigbee có tốc độ truyền tải thấp.
- Thay thế bằng các thiết bị phù hợp với zigbee có thể gây tốn kém về chi phí.
- Không có nhiều thiết bị cuối có sẵn.
- Do có phạm vi phủ sóng ngắn nên ZigBee không thể được sử dụng như một hệ thống liên lạc không dây ngoài trời, không thể phủ rộng hết toàn bộ tòa nhà có diện tích quá rộng
- Không xuyên tường mạnh, nếu nhà có nhiều phòng thì tín hiệu sẽ bị yếu
- Cũng có hạn chế như các thiết bị sóng khác là không ổn định bằng các thiết bị đi dây.
Zigbee và Wifi đều là chuẩn kết nối không dây và trong các thông số kỹ thuật của hai chuẩn kết nối này có một vài sự khác biệt quan trọng:
- Từ các thông số trên ta nhận thấy rằng về tốc độ truyền dữ liệu thì WIFI (1.3mbps/s) sẽ truyền được nhiều dữ liệu hơn Zigbee (250kmbps/s), WIFI cũng sẽ có khoảng cách truyền tín hiệu xa hơn Zigbee Tuy nhiên, Zigbee có điểm cộng là công suất tiêu thụ thấp hơn WIFI nên sẽ tiết kiệm năng lượng hơn
- Vậy nên Zigbee và WIFI sẽ được sử dụng trong các thiết bị khác nhau:
Zigbee là lựa chọn hoàn hảo trong các công việc yêu cầu độ ổn định cùng với khả năng mở rộng sự kết nối thiết bị, đặc biệt có thể kể đến Nhà Thông Minh (Smarthome) Đặc biệt, Zigbee cũng phù hợp với các thiết bị IoT trong xu hướng sắp tới vì đáp ứng được yêu cầu thời lượng pin lâu dài cũng như không cần phải truyền tải quá nhiều dữ liệu.
Các ứng dụng đòi hỏi về tốc độ cao như camera, xử lý ảnh, … cần phát hiện và truyền dữ liệu cao về trung tâm thì chúng ta nên dùng WIFI bởi ưu điểm truyền tải dữ liệu được nhiều và truyền tải trong khoảng cách xa.
5.3 CÁC ỨNG DỤNG TRONG THỰC TẾ
5.3.1 TỰ ĐỘNG HÓA NHÀ Ở (SMARTHOME)
Các ứng dụng khác nhau như kiểm soát và giám sát mức tiêu thụ năng lượng, quản lý nước, kiểm soát ánh sáng, …
5.3.2 TỰ ĐỘNG HÓA CÔNG NGHIỆP
Các thiết bị RFID dựa trên ZigBee giúp cung cấp quản lý truy cập đáng tin cậy trong các ngành công nghiệp Các ứng dụng khác trong các ngành công nghiệp bao gồm kiểm soát quá trình, quản lý năng lượng, theo dõi nhân sự, …
5.3.3 TỰ ĐỘNG HÓA CHĂM SÓC SỨC KHỎE
Thiết bị ZigBee thu thập thông tin sức khỏe qua cảm biến, truyền trên mạng ZigBee đến mạng Giao thức Internet (IP) và sau đó được nhân viên chăm sóc sức khỏe tiếp nhận và sẽ kê đơn thuốc phù hợp dựa trên thông tin nhận được.
Các hoạt động từ xa của Zigbee trong đo sáng thông minh bao gồm phản ứng tiêu thụ năng lượng, hỗ trợ giá, bảo mật đối với hành vi trộm cắp điện, …